活性掺合料对混凝土钙溶蚀的影响及离子传输模型研究.pdf

摘要

混凝土处于含大量侵蚀性离子的滨海环境时会发生钙溶蚀现象。钙溶蚀不

仅降低基体的力学性能，破坏混凝土内部的碱性环境，而且会劣化孔隙结构，

加速侵蚀介质的进入。研究表明活性掺合料能一定程度上提高水泥基材料的抗

溶蚀性能。然而海水环境下活性掺合料混凝土的钙溶蚀行为尚不清晰，耦合考

虑复合盐-钙溶蚀的活性掺合料混凝土劣化模型有待深入探索。基于此，本文

测定不同活性掺合料类型及掺量下复合水泥浆体的固液平衡曲线，探究活性掺

合料单掺及复掺下复合浆体的宏微观溶蚀性能演化规律，建立活性掺合料混凝

土传输-反应-膨胀损伤劣化模型。主要研究内容如下：

研究不同活性掺合料类型及掺量对水化产物钙相固液平衡曲线的影响。试

验配制表征不同溶蚀程度的模拟孔溶液代替实际浆体内部钙相的溶解平衡，测

定3%氯化钠溶液中复合水泥浆体钙相固液平衡曲线，提取不同钙相溶解阶段

平衡曲线的关键参数，探究活性掺合料类型及掺量对钙相溶解过程的影响机制，

对比各类活性掺合料影响下平衡曲线的三阶段溶解过程、饱和钙离子浓度、

CH和C-S-H凝胶含量等参数，确定减缓钙相溶解的最优活性掺合料类型及掺

量，建立钙相固液平衡曲线关键参数与各类活性掺合料掺量之间的函数关系。

探究矿渣、硅灰单掺及复掺复合胶凝体系的多尺度溶蚀性能指标演化规律。

开展纯水泥净浆和复合浆体在6mol/L氯化铵溶液中不同侵蚀龄期的加速溶蚀

试验，对比不同工况下浆体的钙溶蚀深度、质量损失率、平均孔隙率、化学组

成及微观形貌等宏微观溶蚀性能指标，分析各溶蚀阶段复合胶凝体系的劣化情

况，明确活性掺合料对复合胶凝体系溶蚀前后性能演化的影响，总结其对基体

抗溶蚀能力的影响规律，探明复掺与单掺关系且获得最优配合比。

建立活性掺合料混凝土传输-反应-膨胀损伤劣化数值模型。引入新的复合

水泥浆体钙相固液平衡曲线，分析活性掺合料混凝土相较于普通混凝土在输入

条件、扩散反应过程上的差异，采用活性掺合料混凝土作为模拟对象，综合考

虑氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、钙溶蚀过程对离子吸附、孔隙率、应力应变等的影

响，基于有限元模拟建立模型，通过已有试验结果验证模型可靠性，预测在海

水中不同侵蚀龄期矿渣混凝土的侵蚀性离子浓度分布、孔隙变化、钙相含量等

参数演化规律。

关键词：钙溶蚀；活性掺合料；固液平衡曲线；溶蚀试验；离子传输

Abstract

Calciumleachingoccurswhenconcreteisinacoastalenvironment

containingalargenumberofcorrosiveions.Calciumleachingnotonlyreduces

themechanicalpropertiesofthematrixanddestroysthealkalineenvironment

insidetheconcrete,butalsodeterioratestheporestructureandacceleratesthe

entryoftheerosionmedium.Researchshowsthattheactiveadmixturecan

improvetheanti-leachingperformanceofcement-basedmaterialstosomeextent.

However,thecalciumleachingbehaviorofactiveadmixtureconcreteinseawater

isnotclear,andthedeteriorationmodelofactiveadmixtureconcreteconsidering

compoundsaltcorrosion-calciumleachingneedstobefurtherexplored.Basedon

this,thispapermeasuresthesolid-liquidequilibriumcurvesofcomp