偏高嶺土改性海工混凝土的若干問題研究.pdf

1、混凝土材料與結(jié)構(gòu)都處于特定的環(huán)境中，諸如城市環(huán)境、海洋環(huán)境、寒冷環(huán)境、鹽堿侵蝕環(huán)境等，隨著混凝土應(yīng)用的日益廣泛，混凝土耐久性的問題受到越來越多專家學(xué)者和行業(yè)人員的關(guān)注。近年來，隨著海洋開發(fā)的不斷深入，海洋混凝土用量大增，其耐久性問題受到更高的重視。海工混凝土結(jié)構(gòu)長期浸泡在海水環(huán)境中，結(jié)構(gòu)受到海水中有害物質(zhì)的侵蝕，混凝土結(jié)構(gòu)極易劣化，表面產(chǎn)生裂縫、體積膨脹、剝落、破洞等損壞現(xiàn)象，現(xiàn)有研究表明將偏高嶺土作為摻合料加入混凝土能夠提高其力學(xué)性能

2、和耐久性，加之遠海施工中原材料拌和水與細骨料的取材存在運輸困難，因此深入研究海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對于海洋工程意義重大。
　　本文以低摻量偏高嶺土體系為基礎(chǔ)，與不同原材料相配合，分別組成不同的海工混凝土體系，這些體系包括普通粗骨料-河砂-淡水-偏高嶺土改性體系、普通粗骨料-河砂-人工海水-偏高嶺土改性體系、普通粗骨料-海砂-淡水-偏高嶺土改性體系，研究上述三類體系分別在標準條件、氯化鈉溶液、硫酸鈉溶液、硫酸鎂溶液養(yǎng)護下水

3、泥基材料體系的顯微結(jié)構(gòu)特征、強度發(fā)展規(guī)律、耐久性能與改善機理，以期將研究結(jié)果應(yīng)用于海洋工程。
　　論文進行的主要工作和取得的主要成果如下：
　　(1)三大體系在標準養(yǎng)護下的力學(xué)性能測試表明，對于各體系，當(dāng)偏高嶺土摻量為5wt％時，偏高嶺土對凈漿、砂漿、混凝土強度活性指數(shù)最高。
　　(2)淡水-偏高嶺土和人工海水-偏高嶺土水泥體系的水化量熱分析表明，淡水體系偏高嶺土的加入使得72小時總放熱量降低，人工海水的加入使得水化放

4、熱總量有不同程度的提高。兩種體系水化放熱速率在偏高嶺土摻量為3wt％時高于基準樣，而偏高嶺土摻量為5wt％和6wt％時低于基準試樣。
　　(3)水化產(chǎn)物的礦物組成研究發(fā)現(xiàn)，淡水拌合的情況下的水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠、氫氧化鈣(CH)、鈣礬石(ettringite)、單硫型硫鋁酸鈣及類水滑石(hydrotalcite，HT，Mg4Al2(OH)12CO3(H2O)3)。人工海水拌合的情況下的水化產(chǎn)物種類與淡水拌合情況下類似，類水滑石

5、生成量降低，并增加生成新的礦物水鋁鈣石(hydrocalumite，HC，Ca8Al4(OH)24(CO3)Cl2(H2O)1.6(H2O)8)。
　　(4)水化產(chǎn)物氫氧化鈣含量的分析表明，未摻入偏高嶺土的凈漿基準試樣中氫氧化鈣的含量隨著齡期增長而增加，而摻入偏高嶺土的凈漿，氫氧化鈣的含量從3天到7天增加，而從7天到28天齡期的含量下降，這說明在后期偏高嶺土與氫氧化鈣產(chǎn)生火山灰反應(yīng)。相同偏高嶺土摻量下，海水拌合體系的氫氧化鈣含量始

6、終高于同摻量同齡期的淡水拌合體系，這說明人工海水拌合對水化有促進作用。
　　(5)對抗氯離子侵蝕性能的研究結(jié)果表明，各系列中，摻入5wt％偏高嶺土能夠有效提高混凝土的抗壓強度和抗氯離子滲透性能，其原因是漿體致密度的提高以及固化侵蝕溶液中的氯離子生成Friedel鹽。海水拌和體系中偏高嶺土的加入同樣使體系表現(xiàn)出一致的抗氯離子侵蝕性能。對于所有系列，氯離子侵蝕后的水化產(chǎn)物為碳酸鈣、氫氧化鈣及Friedel鹽。原有的水化產(chǎn)物中的鈣礬石及

7、類水滑石或水鋁鈣石均轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕}和Friedel’s salt，起到固化氯離子的作用。
　　(6)對抗硫酸鹽侵蝕性能的研究表明，各體系中5wt％偏高嶺土體系在硫酸鈉和硫酸鎂溶液侵蝕后的抗壓強度較其他體系更佳。含5wt％偏高嶺土的人工海水拌和體系經(jīng)硫酸鹽侵蝕后強度與任一試樣相比均為最高，這說明使用人工海水拌合并摻入5wt％偏高嶺土能夠增強混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。硫酸根離子侵蝕深度的結(jié)果表明，偏高嶺土的加入使體系尤其是混凝土有更好的