水泥基胶凝材料氯离子扩散性的研究

水泥

２００９．Ｎｏ．２

水渗侧刚Ｔ

水泥基胶凝材料氯离子扩散性的研究

王

昕１，崔素萍２，颜碧兰１，刘晨１，马国宁３，叶晓林３，施浩洋３

１００１２４；３．宁波舜江水泥有限公司，浙江余姚３１５４００）

（１．中国建筑材料科学研究总院，北京１０００２４；２．北京工业大学，北京

摘要：借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、水银压汞法等测试技术，从水泥熟料矿物组成、石膏种类及掺量、混合材掺量以及混合材优化匹配、粒度分布等几方面分析水泥砂浆氯离子扩散能力。并结合２８ｄ水化产物、水泥石孔隙特征等微观结构分析，探讨影响水泥氯离子扩散性的主要因素及其机理。研究表明，＞１００ｎｍ孔总量与总孔隙率比值（硬化水泥石有害大孔相对含量）与水泥氯离子扩散系数有较好相关性，是影响氯离子扩散系数的最主要因素。同时提出用水泥组成特征参数（％）表征水泥氯离子扩散性的新观点。关键词：水泥；氯离子扩散系数；影响因素

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Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２４，Ｃｈｉｎａ

中图分类号：ＴＱｌ７２．１２Ｏ

文献标识码：Ａ文章编号：１００２－９８７７（２００９）０２－０００１－０７

引言

对于海洋环境、盐碱地区以及使用除冰盐的道桥

力的研究，但对影响氯离子吸附能力的因素有不同观点：有学者认为氯离子吸附能力主要取决于ＣＡ和Ｃ４Ｆ含量，并与其水化产物（如钙矾石等）有关；但有学者却认为应是扣除与硫酸盐反应后的相对铝酸盐含最（即有效铝酸盐含量）；也有的学者则认为水泥氯离子吸附取决于Ｃ—Ｓ—Ｈ总量等。因此，有必要对水泥的氯离子扩散影响因素等进行全面系统地研究，以明确氯离子在水泥基材料中扩散中的主要影响因素及其规律。

本文从水泥矿相组成、石膏掺量、混合材品种与掺量、粒度分布、水化产物、水泥石孔结构等多方面对水泥氯离子扩散性及其影响因素进行研究，探讨提高水泥抗氯离子扩散能力的途径，为提高水泥抗氯离子渗透能力提供理论参考与借鉴。

路面，氯离子侵蚀引起的混凝土钢筋腐蚀问题日益突出，对社会和经济发展造成巨大危害。氯离子在混凝土中扩散问题，已成为、与今各国研究关注的焦点。

影响氯离子在混凝土中扩散的因素众多，如混凝土的砂石骨料级配、集灰比、水灰比、水泥掺量、矿物掺合料种类及掺量等，而其中水泥基胶凝材料的组成与结构是主要的影响因素。水泥是混凝土的最基本胶凝材料，其组成与性能对混凝土微观结构和耐久性等有决定性影响。提高水泥抗氯子渗透性能，是改善混凝土抗氯离子渗透能力的根本途径。

目前对于氯离子在水泥基材料中的扩散，国内外学者做了大量研究工作Ｉｌ＿旧。影响水泥氯离子扩散性的因素，大体与两方面原因有关：一是水泥石自身孔隙特征；二是水泥基材料对氯离子的吸附能力，其包括：化学结合，即Ｃ１－与水泥熟料中铝酸盐矿相反应生成氯铝酸钙３ＣａＯ Ａ１２０３ ＣａＣｌ２ １０Ｈ２０（即Ｆｒｉｅｄｅｌ盐，以下简称Ｆ盐）；物理吸附，即在双电层作用下Ｃｌ－被吸附到水泥胶凝材料的水化产物（主要是Ｃ—Ｓ—Ｈ）中。但目前对水泥氯离子扩散性认识并不相同，甚至

１试验材料与样品制备

１．１试验材料

本文所用水泥熟料分别取自Ｃ拉含量不同的三个水泥厂正常生产有代表性的水泥熟料，矿渣为上海宝钢矿渣，粉煤灰为浙江宁波地区的一级粉煤灰，煤矸石也取自宁波地区，二水石膏和硬石膏均取自南京，ＨＳＣ为山西某厂生产的硅铝质微细粉。各种材料

水泥

一２一

扣渗ｃ醐刚丫

表１原材料成分分析

化学成分

矿物组成

ＣａＯ６５．５２

６３．４９

２００９．Ｎ。．２

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项目

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２．８６

４．６１

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０．８

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５１．６

Ｃ２ｓ

２５．１

ＣＡ

１０．５

Ｃ山ＡＦ

８．７

Ａ厂熟料Ｂ厂熟料Ｃ厂熟料矿渣粉煤灰煤矸石二水石膏硬石膏ＨＳＣ粉

１４３

０．９０

２２．３６２１．５８

２１．２２

５１２ｌ

４．９６

３．４８

４．６９

Ｏ．６

５１．２２３．２５．９９

１４．０