硫酸鹽侵蝕下水泥基材料微結(jié)構(gòu)演變的測試與分析研究.pdf

1、硫酸鹽侵蝕是導(dǎo)致水泥基材料耐久性退化和服役壽命縮短的重要環(huán)境因素之一，它涉及到硫酸根離子在材料中的擴(kuò)散與反應(yīng)、侵蝕產(chǎn)物的生成與生長、材料的膨脹與損傷等微觀層次上的物理化學(xué)問題，定量地分析水泥基材料因硫酸鹽侵蝕引起的微結(jié)構(gòu)演變對研究材料強(qiáng)度、剛度等物理力學(xué)性能的變化和耐久性退化規(guī)律具有重要意義。本論文通過微觀測試技術(shù)，研究了兩種水灰比(0.35和0.55)的水泥凈漿和砂漿試樣分別在2.5％、5.0％和10.0％Na2SO4溶液中侵蝕360

2、d(部分侵蝕至720d)過程中其微結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 (1)針對侵蝕后試件中硫酸根離子的分布規(guī)律，通過SEM/EDS面掃描方法結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，測試和分析了凈漿和砂漿試樣中硫元素的分布趨勢，結(jié)果表明，侵蝕360d后，不同水灰比試件中硫元素濃度分布總體趨勢一致，試樣表層區(qū)硫元素濃度較低，近表層區(qū)出現(xiàn)“高硫含量”帶，“高硫含量”向試樣內(nèi)部，硫元素濃度隨深度的增大逐漸下降并趨于材料初始濃度;低水灰比試樣“

3、高硫含量”帶對應(yīng)侵蝕產(chǎn)物主要是石膏;高水灰比試樣中侵蝕產(chǎn)物主要是鈣礬石。
　　 (2)利用XRD-Rietveld法定量分析了侵蝕過程中凈漿試件中的物相組分和侵蝕產(chǎn)物的變化規(guī)律，結(jié)果表明，隨侵蝕時(shí)間的增加，低水灰比試件表層漿體中，氫氧化鈣含量逐漸降低，石膏和鈣礬石含量逐漸升高;高水灰比試件由表至內(nèi)各層漿體中，鈣礬石含量逐漸增加，石膏含量無明顯變化;氫氧化鈣和鈣礬石含量的變化幅度隨侵蝕濃度的增加而增大。高水灰比試件中鈣礬石含量隨試

4、件深度的變化呈“鐘罩”型分布。
　　 (3)為了獲得侵蝕過程中試件孔隙結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，利用MIP法測試分析了凈漿和砂漿在不同侵蝕時(shí)間內(nèi)的孔隙結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果表明，隨侵蝕時(shí)間的增加，低濃度溶液中試件孔隙率逐漸減小，高濃度溶液中試件孔隙率先減小后增大，孔隙率隨時(shí)間變化幅度隨侵蝕溶液濃度的增加而增大;凈漿試件的臨界孔徑、最可幾孔徑以及多害孔數(shù)量隨侵蝕時(shí)間的增加逐漸減小;砂漿試件的臨界孔徑和最可幾孔徑與侵蝕時(shí)間相關(guān)性較復(fù)雜，多害孔和無害孔

5、的數(shù)量隨侵蝕時(shí)間增加先減小后增大。
　　 (4)利用X射線CT法對侵蝕后試件的損傷狀態(tài)進(jìn)行了觀測，結(jié)果表明，同侵蝕濃度下，浸泡720d的試件較浸泡360d的試件損傷嚴(yán)重;同侵蝕時(shí)間下，同水灰比試件的損傷程度隨侵蝕濃度的增加而增大;同侵蝕時(shí)間同侵蝕濃度下，高水灰比試件較低水灰比試件損傷嚴(yán)重，砂漿試件較同水灰比凈漿試件損傷嚴(yán)重。低水灰比試件的破壞形態(tài)為表層漿體的開裂和軟化分解;高水灰比試件的破壞形態(tài)主要是表層漿體的膨脹開裂。