無機鹽對混凝土孔結構和抗凍性影響的研究.pdf

1、無機鹽類外加劑作為早強劑、防凍劑或阻銹劑廣泛地用于混凝土工程中，特別是在寒冷地區(qū)，無機鹽的摻入可以提高混凝土的早期強度、防止新拌混凝土受凍，加速工程施工進度。混凝土的受凍破壞也是寒冷地區(qū)混凝土面臨的重要耐久性問題之一。文本通過系統(tǒng)研究6種常用無機鹽（CaCl2、NaCl、Na2SO4、NaNO2、Ca(NO2)2和Ca(NO3)2）的摻入對水泥石孔結構、混凝土氣孔結構、混凝土的飽水程度、抗凍性和抗鹽凍剝蝕性能的影響規(guī)律，揭示不同種類無機

2、鹽對混凝土抗凍性的作用機理，為無機鹽類外加劑的合理使用提供理論依據(jù)。
　　本文進行的研究工作以及取得的成果有：
　　采用壓汞法、SEM、XRD等分析手段，研究了6種常用無機鹽的摻入對水灰比為0.5、0.4和0.3的水泥石在3d和28d的孔結構、水化產(chǎn)物及形貌和水化程度的影響。研究表明：分別摻入1％的無機鹽，水泥的水化過程不會發(fā)生本質(zhì)變化，但水泥水化速度和程度受到無機鹽不同程度的影響，進而影響到孔結構的形成和發(fā)展。在1%摻量下

3、，不同種類無機鹽對水泥石早期孔結構的細化作用大小為：氯鹽>Na2SO4>亞硝酸鹽>Ca(NO3)2；對28d時的水泥石孔結構的細化作用大小為：Ca(NO3)2>氯鹽>亞硝酸鹽>>Na2SO4；氯鹽對水泥石早期和后期的孔結構都具有細化作用；而Na2SO4對后期孔結構細化作用弱，特別對大水灰比水泥石的作用不明顯；Ca(NO2)2和NaNO2對28d水泥石孔結構的細化作用較早期顯著；不同于其它5種鹽，Ca(NO3)2對水泥早期水化程度并沒有明

4、顯的促進作用，使水泥石早期孔隙粗化，但對水泥石后期孔結構有細化作用。
　　采用顯微鏡導線法對摻加無機鹽混凝土氣孔結構的研究表明：無機鹽對混凝土的氣孔結構有不利作用。無機鹽影響水泥新拌漿體的流動性和粘性以及水化產(chǎn)物生成的速度等，進而影響到非引氣混凝土氣孔結構，其中，NaNO2使混凝土含氣量降低，氣泡分布更為集中，氣泡平均半徑和氣泡間距系數(shù)略有減??；Na2SO4的摻入顯著增大非引氣混凝土的含氣量，使>1000μm的大氣孔數(shù)量、氣泡平均

5、半徑和氣泡間距系數(shù)增大；Ca(NO3)2使得氣泡孔徑粗化，顯著增大了氣泡平均半徑和氣泡間距系數(shù)；而氯鹽和Ca(NO2)2的影響不大。對于引氣混凝土，無機鹽增大引氣劑溶液的表面張力以及影響氣泡的穩(wěn)定性，從而對氣孔結構產(chǎn)生不利作用，其中，Ca(NO2)2和NaNO2顯著增大引氣劑溶液表面張力，使引氣劑摻量相同的混凝土的氣泡平均半徑和氣泡間距系數(shù)均顯著增大，氣泡結構粗化。
　　通過研究無機鹽對水溶液、Ca(OH)2飽和溶液表面張力，以及

6、液體在毛細孔中的上升高度規(guī)律表明：除對水泥石孔結構的影響外，混凝土孔隙中滲透的介質(zhì)也受到摻入的無機鹽的影響，無機鹽增大了其水溶液和Ca(OH)2飽和溶液的表面張力、密度及粘度。水泥石孔結構和滲透介質(zhì)性質(zhì)的改變進而影響到水在摻鹽混凝土中的滲透速度和滲透深度，在摻鹽混凝土表層產(chǎn)生更高的水飽和系數(shù)增量。
　　重點研究了分別摻加6種常用無機鹽混凝土的抗凍性和在3.5%NaCl溶液中的抗鹽凍剝蝕性能，結果表明無機鹽對混凝土的抗凍性，特別是抗

7、鹽凍剝蝕性能存在不利作用，這種不利作用是無機鹽增加混凝土表層飽水程度、影響滲透性、氣孔結構以及抗壓強度等多方面的綜合結果。其中，混凝土的抗凍性隨著鈣鹽摻量的增大而降低，CaCl2、Ca(NO2)2和Ca(NO3)2的摻量不宜超過2%；Na2SO4顯著降低了混凝土的抗凍性；NaNO2在摻量小于1%時混凝土的抗凍性略有降低，而摻量大于1%時混凝土抗凍性略高于未摻鹽混凝土；即使沒有除冰鹽環(huán)境，摻入NaCl也會使水中凍融的混凝土表面產(chǎn)生較嚴重的