水泥矿物组成对混凝土TSA侵蚀的影响.pdf

2 0 1 5年第 l 0期 1 0月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 5 No 1 0 Oc t o be r 水泥矿物组成对混凝土 T S A侵蚀 的影响 张骨榴 ， 马保 国， 王迎斌 ( 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室 ， 4 3 0 0 7 0 ) 摘 要 ： 通 过外观变化 、 砂 浆强度 、 XR D 及 S E M E DS分析等技 术 ， 研 究 了两种 不同矿物组成的 水泥对掺石灰 石粉 水泥砂浆经 温度 为 5 q C、 质 量分数 为 5 的 Mg S O 溶液侵蚀后碳硫硅钙石形 成的影响。结果表 明， 相含量越 多 ， 生 成 的 碳 硫 硅 钙 石 越 多 ， 侵 蚀 越 严 重 。通 过 对 水 泥 矿 物 组 成 进 行 合 理 优 化 ， 可 以提 高混 凝 土 抗 TS A 侵 蚀 能 力 ， 提 高其耐久性 。 关 键 词 ： 水 泥矿 物 组 成 ； 碳 硫 硅 钙 石 ： A1 相 Abs t r a c t ：Th e e ffe c t o f t wo di f f e r e n t mi ne r a l c o mpo s i t i o ns o n t h e t ha u ma s i t e f o r ma t i o n o f c e me n t pa s t e s c o n t ai ni n g l i me s t o n e p o wd e r w a s i n v e s t i g a t e d r h e s a mp l e s we r e c u r e d i n 5 Mg S O s o l u t i o n a t 5 I t wa s a n a l y z e d b y a p p e a r a n c e e r o s i o n c h a n g e ， X r a y d i f f r a c t i o n ， mo l a r s t r e n g t h ， s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y a n d e n e r g y d i s p e r s e s p e c t r o s c o p y ， I h e r e - s u i t s s h o w t h a t mo r e a l u mi n u m p h a s e wi l l l e a d t o f o r m mo r e t h a u ma s i t e B y o p t i mi z i n g t h e mi n e r a l c o mp o s i t i o n o f c e me n t r e a s o n a b l y ， t h e c o n c r e t e c a n e n h a n c e t h e a b i l i t y of r e s i s t i n g t h e t h a n ma s i t e for m o f s u l f a t e a t t a c k Ke y wo r ds ：Mi n e r a l c o mp o s i t i o n of c e me n t ；Th a uma s i t e ；Al u mi n um p ha s e 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标识 码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5) 1 0 2 0 0 4 0前言 碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀 ( t h e t h a u m a s i t e f o r m o f s u l f a t e a t t a c k ， 简称 T s A) 不 同 于 传统 的 硫 酸盐 侵 蚀 ， 对传统硫酸盐侵蚀而言 ， 硫酸根离子的侵蚀 目 标主要是氢氧化钙与铝酸钙物相_ 】 - 2 1 。 而 T S A侵蚀水 泥基材料中的 C S H凝胶 ， 使其解体并导致t 昆 凝土 瓦解 。其发生的必备条件为低温 、 硫酸盐、 碳酸盐及 水 ， 主要在掺加石灰石掺合料的地下混凝土中 3 _ 。碳 硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的存在 会严重影响混凝土 的耐久性 。因此 ， 需要研究其形成及影响条件 ， 从而 对水泥矿物组分进行优化配制以阻止侵蚀发生 。 目前 ， 混 凝 土 T s A 侵蚀研 究 在 许 多发 达 国家 如 英 国、 美 国、 加拿大 、 法 国、 瑞士 、 德 国 、 挪威等 国相 继展开 ， 并取得大量研究成果 但在铝相对 T S A侵 蚀的影响方面还存在许多争议和研究空 白。 L a c h a r d 将 C S 、 石膏和方解石混合置于 2 0 以下 ， 发现只有 当 C S中含少量 A l 时才生成大量碳硫硅钙石 而完 全不含任何 A l 的 C ， S样品中无碳硫硅钙石生成 ， 推 测 A l 相是碳硫硅钙石生成 的一个前提条件 。B a r n e t t 等在合成碳 硫硅钙 石过程 中发现 同样 条件 下 ， 加入少量铝盐会显著增加碳 硫硅钙石生成量和 生成速度。 但 目前 ， A l 相在胶凝材料中的存在形态 、 基金项 目： 国家 自然科学基金 ( 5 1 1 7 8 3 6 3 ) 。 一 2 0一 含量等对 T S A侵蚀的影响和作用机理还不清楚 。 本文主要探究铝相含量对碳硫硅钙石 型硫酸 盐侵 蚀形 成 的影 响 ， 通 过 对 两种 矿 物组 成 不 同 的水 泥 ( 主要 为 铝相 组成 不 同 ) 进 行砂 浆 实 验 ， 成 型 后浸 泡在 硫 酸镁 溶 液 中进 行模 拟侵 蚀 实 验 。 同时 ， 采用 外观侵蚀变化 、砂浆强度 、 XR D分析 、 s E M E D S分 析等分析方法探究其形成条件 ， 从而优化水泥矿物 组成 。 1 原 材料 及试 验方 法 本试验所采用 的水泥为 湖北某水 泥厂技术 中 心提供 的 PI 4 2 5级 的两种硅 酸盐水泥( P l及 P 2 ) ， 符合 G B 1 7 5 -2 0 0 7 通用硅酸盐水泥 要求 。 P 1水 泥 的 中值 粒 径 与 布 莱 恩 细 度 分 别 为 2 2 3 4 1x m和 3 5 8 m k g 。P 1 水泥的矿物组成与物理性 能如表 1 、 表 2所示。 表 1 普通硅酸盐水泥 P I 4 2 5 ( P 1 ) 的矿物组成 表 2 普通硅酸盐水泥 P I 4 2 5 ( P 1 ) 的力学性 能MP a 水泥 的力学性能根据 G B T 1 7 6 7 1 -1 9 9 9 水泥