混凝土中固化态氯离子失稳特性的研究

【摘要】：钢筋混凝土结构中，游离态氯离子是诱发钢筋锈蚀的主要原因，而固化态氯离子对此影响甚微，然而固化态氯离子并不是能够始终存在的，在一定条件下，其存在着向游离态转变的趋势，这不但会影响到混凝土内部游离态氯离子的数量，而且还可能会影响氯离子在混凝土内部的传输，从而对混凝土结构耐久性产生不利的影响。本文围绕固化态氯离子稳定性这一问题，对氯离子在混凝土材料中的固化特性及碳化、硫酸盐、杂散电流环境下的固化态氯离子稳定性展开了深入的研究。 论文进行的主要工作和取得的重要成果有： 本文采用内掺氯离子的方法，研究了水灰比，氯离子浓度，养护条件，矿物掺合料（种类、掺量及掺入方式）等因素对离子固化的影响，并采用化学分析（AgNO3滴定），X射线衍射、TG-DSC热失重分析等微观测试方法对试样粉末进行比较分析，对混凝土中氯离子固化特性进行了深入的研究。研究结果表明，随着水灰比的增大，混凝土固化氯离子的量增多；氯离子浓度及养护湿度的增大同样会使得混凝土氯离子固化率升高；矿物掺合料的掺入不但能够提高混凝土的密实度，而且对氯离子固化起到非常重要的作用，因其自身具有高铝组分的特点，等量取代水泥之后能够有效提高混凝土材料的氯离子固化率；与单掺相比，复掺矿物掺合料（粉煤灰：矿粉=7:3）的氯离子固化效果与单掺粉煤灰相近，而优于单掺矿粉。 研究了碳化、硫酸盐侵蚀及杂散电流对水泥石内部固化态氯离子稳定性的影响。结合X射线衍射、TG-DSC热失重分析及FTIR红外测试等微观测试手段对试样粉末进行分析。结果表明，碳化反应对化学结合和物理吸附两种固化态氯离子的稳定性均会产生影响，其主要原因与Friedel盐及C-S-H凝胶的分解有关；在碳化条件下，矿物掺合料（粉煤灰和矿粉）的使用对固化态氯离子的稳定性有一定的负面影响，而粉煤灰的负面影响大于矿粉。硫酸盐侵蚀条件下，Friedel盐失去稳定性而发生分解，究其原因，硫酸根离子将Friedel盐中的氯离子置换出来，使得固化态氯离子重新转变为游离态，同时形成AFm；杂散电流试验结果表明，导致试样中氯离子固化率下降的主要原因是物理吸附固化态氯离子失去稳定性，重新转变为游离态氯离子，而对化学结合固化态氯离子影响甚微。 运用神经网络技术对固化态氯离子失稳状态下的氯离子固化率进行预测分析，得到了较为理想的结果。