摘 要

目前，世界上的基础设施仍以水泥混凝土为主。经过多年的发展，水泥混凝土制品在强度方面已经可以充分满足工程使用，但在近数十年来，混凝土结构物因材质劣化导致损坏的事例层出不穷。中国乃至全世界有大面积盐溃土存在，处于盐渍环境中的混凝土结构中发生的硫酸盐腐蚀、氯盐锈蚀和碱集料反应（AAR）等很严重，对混凝土构件的破坏十分强烈，直接影响着建筑物的使用寿命及安全运行。在混凝土中掺入矿粉等掺合料被认为能够有效提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，并能够提高混凝土的致密度从而从整体上改善混凝土的耐久性。因此，对掺合料混凝土抗盐渍侵蚀性能的研究有重要的实际意义。

本文从不同水胶比及矿粉掺量对混凝土强度及工作性能的影响入手，设计了水胶比为0.32、0.37、0.42、0.50的一系列配合比。通过横向对比各个配合比的混凝土的7天、28天的强度，选择强度及工作性能最能符合工程需求并且经济性良好的0.42水胶比的混凝土进行矿粉掺量对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及抗氯离子渗透性能的影响研究，确定其抗盐渍侵蚀的能力，从而确定该抗盐渍混凝土的最佳配合比方案。

通过干湿循环的方式进行硫酸盐侵蚀试验，选取外观变化、质量变化、抗压强度为评判标准，研究了掺合料混凝土在硫酸钠、硫酸镁溶液中的抗硫酸盐侵蚀能力。用电通量法来确定掺合料混凝土抗氯离子渗透性能。用SEM和XRD进行侵蚀产物的微观分析。

关键词：矿粉；混凝土；抗硫酸盐侵蚀；干湿循环；

Abstract

At present, the world's infrastructure is still given priority to with cement concrete.After years of development, cement concrete products can fully meet the engineering use in terms of strength.But in recent decades, due to material deterioration of concrete structures cause damage cases emerge in endlessly.Not only in China, but also in the whole world there is a large area of saline soil, the sulfate corrosion, chloride salt corrosion and alkali aggregate reaction (AAR) of concrete structure in the saline environment are very serious,such as the destruction of concrete member is very strong, directly affects the service life and safe operation of buildings.With the addition of the mineral powder and other admixtures in the concrete is considered to improve the resistance of sulfate attacks,and can improve the density of concrete so as to improve the durability of the concrete as a whole.Therefore,the study of anti-sulphate erosion capability of admixture concrete has important practical significance.

This article from different water-binder ratio and amount of mineral powder on the influence of concrete strength and working performance of starting to design a series of water-binder ratio of 0.32,0.37,0.42,0.50.Through horizontal contrast of the mixing proportion of concrete, 7-day, 28-day strength to choose the concrete with water-binder ratio of 0.42 that strength and working performance can meet engineering requirements and economical performance. And this type of concrete is used to study the mineral powder content for concrete sulfate resistance and resistance to chloride ion impermeability to determine its resistance to saline erosion,so as to determine the optimal mixture ratio scheme of the anti-salted concrete .

We studied the anti-sulphate erosion capability of admixture concrete in sodium sulfate, magnesium sulfate solution using sulfate erosion experiment by the means of dry-wet cycle.In this experiment,we selected appearance change, quality change and compressive strength as the judgment standard.And at the same time ,we determined the ability to resist chloride ion penetration of admixture concrete by electric flux method.Physical properties of erosion products were characterized by XRD and SEM.

KEY WORDS：mineral powder;concrete;Sulfate resistance;dry-wet cycle

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国内外盐渍侵蚀类型及机理研究现状 1

1.2.1国内外抗盐渍混凝土研究现状 3

1.3本论文技术路线及研究内容 5

1.3.1技术路线 5

1.3.2研究内容 5

第二章 试验方法及实验材料 6

2.1 试验方案 6

2.1.1试件成型及养护 6

2.1.2 抗盐渍混凝土工作性能及物理力学性质试验 6

2.1.3 抗盐渍混凝土抗硫酸盐性试验 6

2.1.3 抗盐渍混凝土抗渗性能试验 7

2.2 试验原材料 8

2.2.1 水泥 8

2.2.2 矿粉 8

2.2.3 骨料 8

2.2.4 外加剂 10

2.2.5 试验用水 11

2.3 试验设备 11

第三章 水胶比对掺矿粉粉混凝土强度的影响 12

3.1 试验设计 12

3.2 试验结果与讨论 12

3.2.1 坍落度 12

3.2.2 强度 13

3.3 本章小结 15

第四章 抗盐渍混凝土抗盐渍性能研究 16

4.1 抗硫酸盐侵蚀性能 16

4.1.1 外观变化 16

4.1.2 质量变化 17

4.1.3 强度变化 18

4.2 抗氯离子渗透性能 19

4.3 抗硫酸盐、镁盐双重侵蚀性能 20

4.3.1 外观变化 20

4.3.2 质量变化 21

4.3.3 强度变化 22

4.4 本章小结 22

第五章 抗盐渍混凝土的微观研究 24

5.1 抗盐渍混凝土的SEM分析 24

5.1.1 纯水中浸泡试块的SEM分析 24

5.1.2 硫酸钠溶液中浸泡试块的SEM分析 24

5.1.3 硫酸镁溶液中浸泡试块的SEM分析 25

5.2 抗盐渍混凝土的XRD分析 26

5.2.1 纯水中浸泡试块的XRD分析 26

5.2.2 硫酸钠中浸泡试块的XRD分析 26

5.2.3 硫酸镁中浸泡试块的XRD分析 27

4.4 本章小结 28

第六章 结论 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

自从1824年英国人J.阿斯普丁发明波特兰水泥，现代混凝土的问世，至今也已经有约200年的历史了。混凝土原材料来源广泛、加工处理便捷、生产成本较低，已经成为当今世界上使用最多的建筑材料。随着水泥混凝土的广泛应用，人们过分的关注混凝土的强度强度方面，但是却在一定程度上忽视了混凝土耐久性的重要作用。因此在近几十年以来，混凝土建筑物因材质受破坏而导致过早被破坏的事故在全世界都屡见不鲜，并且呈现出逐年递增的趋势。

混凝土结构处于干湿循环及盐渍环境中时受到的破坏作用最为严重，而近年来规模增长迅猛的海工混凝土就是处于这两种因素共同作用的环境中^[2]。例如，葡萄牙海洋环境下的码头、桥梁等由于混凝土抗氯离子渗透性能较差，氯离子进入混凝土内部的钢筋表面造成钢筋锈蚀，混凝土构件在服役很短时间内就被破坏^[1]。在我国西北地区，分布着大量以硫酸盐和氯盐为主的盐渍土，在这种恶劣的环境中，混凝土受到的盐渍侵蚀十分严重。例如我国察尔汗盐湖地区^[3.4]，该地区海拔高度处于 2676-2680米之间，位于东经 94^°-96^°，北纬36^°40'- 37^°13'，是世界上最大的内陆干盐湖，并且夏季炎热，冬季寒冷且干燥，昼夜温差变化大，降水量很少，蒸发量很大，混凝土孔隙中吸进的卤水受热蒸发后盐类结晶膨胀，在混凝土孔隙中产生较大的内应力，导致混凝土因盐结晶膨胀而开裂，该地区大量混凝土建筑物因此而被破坏。

目前，我国正处于经济高速发展时期，正在进行大规模的基础设施建设，公路、高铁、港口、隧道与地铁、海洋工程等都在大规模兴建。我国中部及西部大开发、一带一路战略以及南海建设的推进，众多重大工程正在或将要开展。这些重点工程都要求混凝土材料不仅强度符合要求，更要具有良好的耐久性，尤其是抗盐渍侵蚀的能力。鉴于混凝土耐久性的重要地位，以及混凝土被破坏后高额的维修费用，各国都在大力支持混凝土耐久性的研究。在我国海洋混凝土特别是海洋环境下现代混凝土腐蚀机理的研究对海洋开发具有重要的意义。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国内外盐渍侵蚀类型及机理研究现状

欧美一些国家从上世纪就开始对混凝土抗盐渍侵蚀性能进行探究，我国自上世纪六十年代前后开始进行混凝土抗盐渍侵蚀性能的研究。经过多年的研究，目前盐类侵蚀主要分为以下几种：

1. 混凝土硫酸盐物理性侵蚀

这种侵蚀实际上就是混凝土在潮湿的状态下，通过毛细作用吸入各种盐溶液，在干燥环境中盐溶液浓缩结晶。该侵蚀危害严重，被我国学者李志国划分到最迅速最严重的一种^[7]。进入混凝土中的硫酸钠结晶变为十水硫酸钠，造成巨大的膨胀破坏^[5]；硫酸镁先变为一水硫酸镁再结晶变为七水硫酸镁产生结晶膨胀应力，但较十水硫酸钠产生的应力小^[6]。