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适用于海水海砂混凝土的阻锈剂研究

作　者: 张航
导　师: 杨长辉
学　校: 重庆大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 阻锈剂海水海砂混凝土锈积率失重率
分类号: TU528.042
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,海水海砂建材资源化趋势越来越明显,但海水海砂中的氯化物以及硫酸盐等会加快混凝土中钢筋锈蚀,对混凝土耐久性有负面影响,制约了海水海砂在混凝土中的应用。为了延长海水海砂混凝土结构的使用寿命,通过采用高效阻锈剂、多种技术措施协同作用降低海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀速率是重要途径之一。目前,复合型阻锈剂已成为国外阻锈剂领域的研究热点,它具有高效、可靠、环保等优点,但国内研究多数是关于已有阻锈剂的性能测试分析,对阻锈剂的复配及作用机理的研究不多。加强复合阻锈剂组成优化和作用机理的研究对延长海水海砂混凝土结构的使用寿命具有重要意义。本文重点研究了单组份阻锈剂和复合型阻锈剂、养护条件、矿物掺合料、成型工艺对海水海砂砂浆和/或混凝土中钢筋锈蚀的影响,采用X射线衍射(XRD)、透射扫描电镜(TSEM)、X射线能谱分析(XEDS)、傅立叶变换拉曼光谱(FT-Raman)等方法分析水泥水化产物相组成、钢筋与混凝土交界面微观结构与组成、有机分子在钢筋表面吸附等,研究阻锈剂的作用机理。研究表明:①单组份阻锈剂掺入海水海砂砂浆中,延缓了氯离子对钢筋的破坏作用,提高了钢筋钝化膜的稳定性,以自然海水作为浸泡液,经过30次浸烘循环后,钢筋锈积率和失重率明显减小,根据极化电位和钢筋锈蚀率判断试验的几种单组份阻锈剂缓蚀效果由强到弱排列为三乙醇胺(TEA)≈氨甲基丙醇(AMP)>单氟磷酸钠(MFP)>硝酸锂(LiNO3)≈氢氧化锂(LiOH)>二甲基乙醇胺(DMEA)>三乙氧基硅烷(TES)。②复合型阻锈剂掺入海水海砂砂浆和/或混凝土中,可以显著降低钢筋的锈积率和失重率,提高砂浆或混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力,分别以自然海水、3.5%的NaCl溶液、6.0%的NaCl溶液作为浸泡液,经过100次浸烘循环后,钢筋锈蚀率上升幅度很小,保持了稳定的缓蚀效果。A3阻锈剂的适宜掺量为1.4%～1.7%,A1阻锈剂的缓蚀效果与泰诺Mucis ad 19L/D阻锈剂相当。③在海水海砂混凝土浸烘循环中,相比于3.5%和6.0%的NaCl溶液作为浸泡液,以自然海水作为浸泡液导致钢筋锈蚀率明显增加;偏高岭土和复合型阻锈剂同时掺入时,可以产生协同效应,缓蚀效果显著增强,偏高岭土掺量小于20%时,缓蚀效果随掺量增加而增强;在钢筋表面裹浆,并在裹浆层中掺入A3阻锈剂,缓蚀效果增强,裹浆层厚度小于7.5mm时,缓蚀效果随厚度增加而增强。④阻锈剂A2掺入海水海砂砂浆中降低了砂浆的流动度和强度,阻锈剂A1和A3增加了砂浆的流动度,对砂浆强度无不利影响;阻锈剂A3掺入海水海砂混凝土中延缓了水泥的水化作用,主要抑制了C-S-H凝胶早期的形成和发展,增强了后期混凝土结构的密实性;阻锈剂A3可以通过有机物的吸附及密封分散作用、无机盐的化学反应沉淀作用等吸附在钢筋与混凝土交界面处,增强钢筋钝化膜的稳定性。⑤醇胺化合物、表面活性剂、磷酸盐和硝酸盐这四种物质基于各自的阻锈机理,按照一定比例组成复合型阻锈剂时,可以产生较好的协同缓蚀作用,阻锈性能优于Mucis ad 19L/D泰诺迁移性阻锈剂,其适宜掺量为胶凝材料的1.4~1.7%。

适用于海水海砂混凝土的阻锈剂研究

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