硫铝酸盐水泥抗酸侵蚀性能与机理研究
2021-09-13齐秋霖葛仲熙徐名凤陈智丰张振秋崔素萍
齐秋霖,周 健,葛仲熙,李 辉,徐名凤,陈智丰,张振秋,崔素萍
(1.河北工业大学土木与交通学院,天津 300401;2.唐山北极熊建材有限公司,唐山 063705;3.北京工业大学材料与制造学部,北京 100124)
0 引 言
复杂服役环境下的混凝土建筑物和构筑物易受到酸侵蚀,发生严重的破坏,如城市下水管网、工厂排污和排烟管道、废水处理池、化学品仓库、沼气发酵池等[1-2]。随着众多工业与民用基础设施的大力兴建并逐步投入使用,酸侵蚀带来的耐久性问题日益突出[3-5]。
混凝土抗酸侵蚀能力与混凝土所用的水泥胶凝材料种类以及胶凝材料的水化产物特征直接相关[6-7]。硅酸盐水泥(ordinary Potland cement, OPC)的主要水化产物为氢氧化钙(CH)和硅酸钙凝胶(C-S-H),CH除了为水泥石提供力学性能外,还为C-S-H的稳定存在提供碱性环境[8]。CH对酸敏感,易与酸发生酸碱中和反应,在酸性环境下流失迅速[8-10];C-S-H的稳定存在依赖于pH值高于12.4的碱性环境[8],酸一方面直接将C-S-H转化为钙盐和无力学性能的含硅残渣,另一方面通过消耗CH引起孔溶液碱度持续下降,导致C-S-H脱钙分解[8-10]。酸性环境下CH的流失和C-S-H的分解导致水泥石孔隙率持续增大,最终使水泥石丧失强度和承载能力[10]。因此,在酸性环境下使用OPC作为混凝土胶凝材料会给建筑结构耐久性带来不利影响,从水化产物体系的角度选择抗酸侵蚀性能更为优异的胶凝材料是解决酸侵蚀问题的关键手段。
与OPC不同,硫铝酸盐水泥(calcium sulfoaluminate cement, CSA)的主要水化产物为钙矾石(AFt)与铝胶(AH3)[11],不含CH。Dyer[12]发现在有机酸环境下CSA砂浆试件的质量损失低于OPC。……
