鋼筋混凝土在服役過程中,常常發(fā)生因氯離子侵蝕而導(dǎo)致鋼筋銹蝕的現(xiàn)象,進(jìn)而造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的失效,尤其是在海洋工程中。因此,提高鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕能力對鋼筋混凝土的服役壽命至關(guān)重要�；炷林械穆入x子一方面是由原材料本身引入,如砂、拌合水等;另一方面是混凝土在服役時,外部環(huán)境中的氯離子通過滲透等方式進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中。降低混凝土材料中的氯離子含量將從根本上提高鋼筋混凝土的抗氯離子侵蝕能力,有效規(guī)避鋼筋銹蝕的風(fēng)險。本論文依托“十三五”國家重點研究計劃子課題-海砂混凝土中氯離子固化與新型阻遷技術(shù)的研究與應(yīng)用(2016YFC0701003-05),從混凝土中的水泥組分出發(fā),研究了幾種典型的水泥礦物及其水化產(chǎn)物對鹽溶液中氯離子的固化行為和固化機理,主要包括鋁酸三鈣(C_3A)、單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)和硅酸三鈣(C_3S),同時還研究了細(xì)度對C_3A氯離子固化能力的影響、Ba~(2+)離子對AFm氯離子固化能力的影響以及改性粉煤灰(M-FA)摻加后對C_3S氯離子固化能力的影響等,并借助多種現(xiàn)代測試方法來闡明其中的固化機理,為混凝土自身的氯離子固化作用提供了理論支撐,以及為尋找新型的氯離子固化材料做鋪墊。本論文的研究結(jié)果表明:(1)同一齡期下,隨著溶液中氯離子濃度的增大,C_3A的氯離子固化能力整體上隨之增大;同一氯離子濃度下,隨著齡期的延長,C_3A的氯離子固化能力先增大后趨于穩(wěn)定。在設(shè)定的試驗條件下,C_3A的氯離子固化能力極限值為0.16g/g-C_3A。C_3A結(jié)合氯離子生成的產(chǎn)物為Friedel’s鹽和Friedel’s鹽固溶體,結(jié)構(gòu)式分別為[Ca_2Al(OH)_6]_2·(2Cl)·(4H_2O)和Ca_2Al(OH)_6·(Cl)·(2H_2O),形成機理包括化學(xué)吸附和離子交換這兩種相互獨立的機理,且以化學(xué)吸附機理為主。(2)同一齡期下,隨著C_3A細(xì)度的減小,其氯離子的固化能力整體上隨之增大;同一細(xì)度下,隨著齡期的延長,C_3A的氯離子固化能力整體上隨之增大。C_3A細(xì)度越小,生成的Friedel’s鹽及其固溶體含量更多,未水化的C_3A含量越少。(3)同一齡期下,隨著溶液中氯離子濃度的增大,AFm的氯離子固化能力整體上隨之增大;同一氯離子濃度下,隨著齡期的延長,AFm的氯離子固化能力也隨之增大。在設(shè)定的試驗條件下,AFm的氯離子固化能力極限值為41.16mg/g-AFm。AFm在氯鹽溶液中反應(yīng)生成的產(chǎn)物主要包括Friedel’s鹽及其固溶體、Kuzel’s鹽以及AFt,也可能存在部分未反應(yīng)完的AFm。AFm層間的SO_4~(2-)離子能夠與溶液中的Cl~-離子發(fā)生離子交換反應(yīng),從而形成Friedel’s鹽及其固溶體或Kuzel’s鹽。Kuzel’s鹽的化學(xué)式為C_3A·0.5CaCl_2·0.5CaSO_4·11H_2O,其層間結(jié)構(gòu)可表示為[Cl_(0.5)·(SO_4)_(0.25)·2.5H_2O]~-。(4)溶液中引入Ba~(2+)離子后,在同一氯離子濃度下,隨著Ba/S摩爾比的增大,AFm的氯離子固化能力整體上隨之增大;同一Ba/S摩爾比下,隨著齡期的延長,AFm的氯離子固化能力也隨之增大(28 d齡期除外)。在設(shè)定的試驗條件下,AFm的氯離子固化能力極限值為57.57 mg/g-AFm,高于沒有Ba~(2+)作用下的極限值41.16 mg/g-AFm,說明Ba~(2+)在一定條件下有利于增大AFm對氯離子的固化效果。AFm在引入Ba~(2+)離子的氯鹽溶液中反應(yīng)生成的產(chǎn)物主要包括Friedel’s鹽及其固溶體、Kuzel’s鹽、AFt和BaSO_4。(5)同一氯離子濃度下,隨著齡期的延長,C_3S的氯離子固化率隨之增大。C_3S對氯離子的固化作用主要歸因于C_3S的水化產(chǎn)物C-S-H凝膠對氯離子的物理吸附作用。同一M-FA摻量下,隨著齡期的延長,C_3S的氯離子固化率整體上隨之增大;同一齡期下,隨著M-FA摻量的增大,在3 d和7 d齡期時氯離子固化率整體上隨之增大,而在28 d和60 d齡期時,氯離子固化率先增大后減小。摻加M-FA后,C_3S的氯離子固化率高于不摻M-FA時的氯離子固化率。(6)M-FA摻量為60%時,C_3S的水化產(chǎn)物包括C-S-H凝膠、CH、未水化的C_3S、CaCO_3以及Friedel’s鹽及其固溶體等。M-FA中的活性Al_2O_3與CH發(fā)生火山灰反應(yīng)生成水化鋁酸鈣,結(jié)合氯離子轉(zhuǎn)化為Friedel’s鹽及其固溶體。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P75;TU375
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

程備采用固相燒結(jié)法[45]。原料選擇氫氧化鈣結(jié)晶性粉末。按 Ca(OH)2:Al2O3=3:1 的摩爾合 1 小時，然后加壓成型，控制試片厚度 5，保壓時間 30 s，加載速率 4 KN/s。將成型升溫速率 5 ℃/ min，在 450 ℃時保溫 2 h，束后在空氣中急冷。將得到的試片破碎、粉過程兩次后，可獲得高純度的 C3A 礦物。3A 粉末先后通過 80 μm、45 μm 和 30.8 μm3A 粉末。征得的熟料的 X 射線衍射分析圖（XRD）和 2-2 所示。

圖 2-2 煅燒三次后熟料的 SEM 圖中可以看出，固相燒結(jié)獲得的 C3A 礦物結(jié)構(gòu)致密，-乙醇法測定制備的 C3A 礦物中游離氧化鈣（f-CaO 礦物中 wf-CaO=0.45%，表明固相反應(yīng)的程度高。結(jié)合制備的 C3A 滿足實驗要求。 80 μm、45 μm 和 30.8 μm 的標(biāo)準(zhǔn)篩得到的 C3A 粉末，從圖中可以看出，三種 C3A 粉末在細(xì)度上區(qū)別明的順序分別為 d(0.5)=19.313 μm，37.587 μm 和 56.3

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10 朱W毞

本文編號：2823555