在一些斯洛文尼亚铁路隧道石灰石表层由于碳硫硅钙石形成而引起水泥砂浆劣化.docVIP

在一些斯洛文尼亚铁路隧道的石灰石表层由于碳硫硅钙石的形成而引起的水泥砂浆的劣化 摘要本文对斯洛文尼亚铁路隧道在一些维修工程中使用的无收缩性水泥砂浆劣化的原因进行了研究。这种水泥砂浆用于填充隧道壁石灰石块之间的接缝。其劣化出现在维修工作完成后一至三年内。初步调查的结果表明，砂浆的劣化是由于碳硫硅钙石的形成而引起的是。其中碳酸根离子来自石灰石岩层和水，而假定石灰石岩层上的前蒸汽机车留下的污染与烟灰，以及现代柴油发动机的尾气，是硫酸根离子的主要来源，其共同产生了石灰石上的石膏薄层。而且可以看到石灰石上覆盖的旧的煤灰和石膏层并没有被充分的清洗。 关键词：铁路隧道修补砂浆硫酸盐1.概述 近年来，需要重新铁路隧道的石头包层的砂浆接缝时，更多使用已制成的特殊的工厂制备的修补材料，而以前波特兰水泥基砂浆。此变化的原因是工厂制备的材料更容易制备和应用，并且还具有优异的物理和机械性能。它们可应用于机含有添加剂，防止砂浆收缩。们需水量少，，更高的。 使用各种排水系统，并使用上述维修材料，不同类型的石灰石意外石外墙损伤修复的区。在实验室测试中得到的结果的基础上，已经发现，所涉及的是碳硫硅钙石形成。文中主要特点和可能损伤机理 2.实地调查 在第一阶段的调查位于两个不同个铁路隧道，检查，采样它们的材料。两个位于斯洛文尼亚东南部，斯洛文尼亚西南部。这些地域有类似的地貌和地质特点它们位于坚硬，致密，白垩纪灰岩喀斯特。然而，工程地质，这些灰岩渗透和形成溶洞。这意味着，在这些域，有必要考虑到潜在的水流和滴流，这取决于一年中的时间和量水含有大量的Ca 2 +和Mg 2 +离子，它可以参与硫酸。水中还含有溶解的二氧化碳，这水成弱酸性并加速石灰石外墙方解石的溶解。 有关水文和气候条件，在所调查的隧道一年四季没有记录。但是，一定程度上有关这些条件的基础上测量上述部分的斯洛文尼亚大陆气候条件可能得出结论温度在3.5℃和5℃之间空气的相对湿度大于80％。样时，没有明显的渗流水从隧道的墙壁，但也有潮湿的地方尺寸平均为40×40×40。当地得的仅包含少量即百分之几的石英和粘土矿物的形式杂质 被调查的铁路隧道超过150年历史，而且重度污染。石灰石块的表面上有一层石膏，在其之上有烟灰层，铁颗粒和其它污迹。维修工程进行前，隧道壁的表面用水清洗，但这个清洗过程的质量是令人怀疑的，因为，由于经营环境困难，（由于铁路交通时间和空间的限制）仅表面污染被清除，而石膏层仍遗留在外墙岩石上。 有可用的技术文档如下用于修复隧道砂浆包括一个部分（重量）的粘合剂，和按重量计尺寸为0-3毫米的石英骨料少量的特殊添加剂基于波特兰水泥的粘合剂它含有收缩补偿，化学成分3CaO·3AL2O3·CaSO4。这部份硅酸盐水泥的重量10％。 。 隧道的墙壁上各种类型的损伤，如表面上的石头和砂浆接缝的砂浆膨胀和剥落。很明显反应发生和修补砂浆或砂浆接缝修补砂浆之间。在这些位置的修补砂浆，在硬化状态下通常是暗灰色的颜色，已经变柔和的白色糊状的粉末（）。在潮湿地方可以观察到肾形团浅灰色的泥浆。在执行维修工程到抽取劣化修补砂浆样品的一至三年的一段时间内，（隧壁）出现一层污垢，这是铁路交通的污染在砂浆的外表面上沉积的结果。 3.实验室分析结果 。 3.1.砂浆内侧的的白色糊状粉末的分析结果 使用X射线衍射（XRD），碳硫硅钙石被确定为主要的分解结晶产物。清晰的观察到了峰在19.5，23.4，26.0和28.0，2 θ，从总的分析结果来看，其使钙矾石与碳硫硅钙石得以区分，同时生成的还有氢氧化钙碳化得到的方解石以及石英。 在SEM图像中可以看到劣化修补砂浆的图像。从一个典型的图像（参见图3）可以清晰地看到，留存的矿物质羟钙石被针状碳硫硅钙石包裹。碳硫硅钙石的产生的第二种方式是以圆形聚合物的形式，尺寸大于0.4毫米，见图4。图5显示的是上图中被放大后的图像，可以清楚地看到针状碳硫硅钙石晶体，其最大尺寸为长度5微米，宽度1-2微米，碳硫硅钙石晶体的半定量化学分析的频谱如图6。 3.2.分析砂浆外侧的黑边 利用扫描电镜分析获得的图像显示其中有大量的颗粒，含有铁、一些碳原子及许多以单斜晶体形式存在的结晶石膏（参见图7）。 4.讨论 碳硫硅钙石的形成需要硫酸根离子和碳酸根离子与潮湿和寒冷的条件。在所调查的隧道中环境条件是潮湿的，而且非常冷，尤其是在冬季，隧道所在地区位于斯洛文尼亚具有最严酷的气候条件的地方。 通过实地调查和实验室分析，在所获得的结果的基础上，发现修补砂浆的破坏机制发生在所有五个隧道，具有相同的情况。其之间的修补砂浆劣化分解反应的产物，其中碳硫硅钙石为主，其次是石膏，同时在砂浆的孔隙中，有一些钙矾石。 碳硫硅钙石的形成反应中心在修补砂浆的内侧，从而使碳硫硅钙石的形成从内