海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构分析

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1、张高展等:海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构分析04107文章编号:1001-9731(2015)04-04107-06*海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构分析1，2122张高展，丁庆军，李栋才，孙道胜(1．武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070;2．安徽建筑大学材料与化学工程学院，合肥230601)［1］摘要:采用数显显微硬度计、扫描电子显微镜、X混凝土界研究的热点。Ｒichardson等系统研究了C-射线衍射仪、压汞仪和固体核磁共振波谱仪分析了混S-H的特性，得出了T/J模型和T/CH模型对C-S-H纳［2-3］凝土材料的细观实验力学性能、微观形貌、化学组成和米结构的适用

2、性。丁庆军等论述了不同恒定温度孔隙结构。结果表明:海水侵蚀环境下，混凝土界面区下水泥浆体C-S-H微结构的演变规律和硅氧四面体聚附近聚集石膏、钙矾石等晶体，导致溶出性或膨胀性破合机理。然而，在海工环境下，国内外研究主要集中于坏;通过掺入矿粉，细化混凝土的孔隙、改善界面区的混凝土的宏观结构损伤、耐久性能及寿命预测等方面，力学性能，但矿粉掺量超过30%后的孔隙细化效果不针对混凝土在海工环境下的微观结构形成与演变的报［5-7］佳，且使孔径分布呈两极化趋势，无害孔和多害孔明显道较少。增加，少害孔和有害孔急剧减少;核磁共振波谱仪分析研究海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构的变化29表明其胶凝体系

3、中Si所对应的共振频率降低，化学规律，是探明海工混凝土材料的劣化机理，改善混凝土位移向负值方向移动，凝胶产物中的硅氧四面体除以材料力学和耐久性能，延长混凝土结构有效使用寿命12234Q、Q和Q(1Al)形式存在，还以Q和Q形式存在。的基础。本文采用数显显微硬度计、扫描电子显微镜、关键词:海水侵蚀环境;混凝土;微观结构;侵蚀机理X射线衍射仪、压汞仪和固体核磁共振分析仪等微观中图分类号:TU528文献标识码:A测试手段，对海水侵蚀区混凝土材料的细观实验力学、DOI:10．3969/j．issn．1001-9731．2015．04．021微观组织形貌、化学组成、孔隙结构等进行分析。1引言

4、2实验海洋工程由于经常性地遭受海水或海洋大气的物2．1原材料理化学作用，或波浪、潮汐的冲击等作用，使其混凝土实验用水泥为山东山水水泥集团有限公司结构失效、寿命降低。因此，如何有效提高海工混凝土产P．O42．5水泥，化学组成见表1。矿粉为青岛家梁的耐久性成为大量海洋工程建设急需解决的关键问工贸有限公司新型建材厂产S75级矿粉，化学组成见题。混凝土作为一种复杂多相的非均质体，其微观结表1。细骨料为青岛大沽河砂场中砂，细度模数2．7，构决定了宏观性能。混凝土的微观结构主要由矿物组含泥量1．8%。粗骨料为青岛磊鑫石料有限公司产花成、孔隙结构、界面区结构和微观组织形貌等方面组岗岩碎石，5～2

5、0mm连续级配，压碎值13．6%。水为成。目前，混凝土材料的微观结构形成与演变、微观结饮用自来水。减水剂为江苏博特产JM-PCA(Ⅰ)型聚构的诱导、调控与混凝土性能的提升等，一直是国内外羧酸高效减水剂，减水率为32%。表1实验用水泥和矿粉的化学组成(wt%)Table1Chemicalcompositionofcementandslag(wt%)MaterialSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2Na2OK2OSO3Cement20．075．092．9361．711．580．340．700．362．20Slag29．0512．511．3046．345．720．570．5

6、60．421．182．2混凝土试件制备与养护分析试件材料组成;采用JSM4800f型扫描电子显微试件配合比见表2。各试件按配合比拌制后，浇镜(SEM)观察混凝土界面区的形貌，并结合HXS-1000入100mm×100mm×100mm模具，标养24h，脱模后型数字式智能显微硬度仪分析界面区的细观实验力学置于青岛海洋腐蚀研究所暴露站的海水区养护两年。性能;采用AutoPoreⅣ9500Ⅴ1．09压汞仪进行试件2．3测试方法与试样制备的压汞法孔隙度分析(MIP);采用BrukerAVANCEⅢ采用BrukerD8ADVANCEX射线衍射仪(XＲD)400MHz固体核磁共振波谱仪分析(NM

7、Ｒ)C-S-H凝胶*基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2015CB655101);国家自然科学基金资助项目(51402003)收到初稿日期:2014-11-05收到修改稿日期:2014-12-03通讯作者:丁庆军，E-mail:dingqj@whut．edu．cn作者简介:张高展(1981－)，男，河南商丘人，在读博士，讲师，师承丁庆军教授，从事先进水泥基复合材料研究。041082015年第4期(46)卷微结构的变化。表2混凝土试件配合比Tab