外加剂复掺对混凝土TSA腐蚀的影响

图2.4是试样M0、M1和M2浸泡在5℃、5%浓度的硫酸镁溶液中300d后侵蚀产物的FTIR图谱。水泥石发生TSA腐蚀的主要产物是碳硫硅钙石，碳硫硅钙石是水泥基材料中唯一含有SiO6基团的物质[9]，500cm-1处特征谱带是由SiO6基团的振动引起，如图所示，M0在500cm-1处特征谱带明显，说明侵蚀产物中含有碳硫硅钙石，水泥石发生了TSA腐蚀，M1在该处有轻微振动，说明碳硫硅钙石的含量有限，结合XRD分析，M1仍然是以石膏型破坏为主，M2在该处没有明显振动，说明侵蚀产物中没有碳硫硅钙石生成。三个样品在1400cm-1和875cm-1附近都有明显振动，说明样品中有CO32-，可能是方解石或者其他含有CO32-的物质[10]；1100cm-1附近的特征谱带说明了SO42-基团的存在[11,12,13]，CO32-基团和SO42-基团振动引起的特征谱带通常是在某一范围内出现，随反应时间延长，CO32-基团特征谱带向1400 cm-1处集中，SO42-基团特征谱带向1100cm-1处集中。结合外观变化和强度发展变化，水泥石抗硫酸盐侵蚀的性能由优到劣排列为M2﹥M1﹥M0。
综上所述，M0发生了典型TSA破坏，M1生成了少量碳硫硅钙石，仍以石膏型破坏为主，M2主要发生传统的硫酸盐侵蚀。甲酸钙可以改善水泥石的表面结构，使水泥石更密实，减少有害离子的侵入。硝酸钡可以结合溶液中生成碳硫硅钙石所需的硫酸根，在水泥石中同时掺加甲酸钙和硝酸钡可以有效的抑制碳硫硅钙石的生成，其效果跟外加剂掺量有关。掺0.5%甲酸钙+1.0%硝酸钡的水泥石抗硫酸盐侵蚀的性能优于掺0.5%甲酸钙+0.5%硝酸钡的水泥石。

2.2甲酸钙和多聚磷酸钠复掺对水泥石TSA的影响
研究甲酸钙和多聚磷酸钠复合使用对水泥石抗TSA性能的影响。水泥石按表2.2比例制备，试件编号分别为M0、M3和M4。侵蚀溶液MgSO4的浓度为5%(侵蚀溶液浓度以质量分数计)。
表2.2 水泥浆体配合比/wt.%
编号水泥甲酸钙(%) 多聚磷酸钠石灰石粉水
M0 100 - - 30 52
M3
M4 100
100 0.5
0.5 0.5
1 30
30 52
52

2.2.1甲酸钙和多聚磷酸钠复掺对水泥石外观质量的影响
浸泡60d，M3(0.5%甲酸钙+0.5%多聚磷酸钠)个别试件棱角开始有轻微开裂，M4(0.5%甲酸+1.0%多聚磷酸钠)部分边角开裂。浸泡120d，M3大部分试件棱角、边角开始开裂，M4大部分试件棱角明显开裂，腐蚀现象较M3明显。浸泡180d，M3表层开始出现裂痕，M4表层有脱落，有轻微隆起。图2.5是试件浸泡在5℃、5%浓度的硫酸镁溶液中300d后外观的变化。从图中看出，空白样(M0)棱角脱落，表层严重剥落，有明显泥状物生成，M3边角脱落，表层少许脱落，棱角剥落，无白色泥状物生成，M4表面有明显白色泥状物生成，表层有轻微隆起，边角开裂。从外观变化上看，水泥石抗硫酸盐腐蚀性能M3(0.5%甲酸钙+0.5%多聚磷酸钠)﹥M4(0.5%甲酸+1.0%多聚磷酸钠)﹥M0(空白样)。

2.2.2甲酸钙和多聚磷酸钠复掺对水泥石强度发展的影响
图2.6是试件M0(空白样)、M3(0.5%甲酸钙+0.5%多聚磷酸钠)和M4(0.5%甲酸钙+1.0%多聚磷酸钠)浸泡在5℃、5%浓度的硫酸镁溶液中300d后强度发展的变化。侵蚀0~60d，试件抗压强度持续增长，这是因为水泥颗粒不断水化使得水泥石强度提高，其中经过水养28d的试件抗压强度M3﹥M4，可能是因为M4中多聚磷酸钠较多，水泥石早期水化程度较M3低。侵蚀60~180d，抗压强度有不同程度下降，水泥石遭受不同程度的腐蚀，掺了外加剂的水泥石强度下降较小。侵蚀180~300d，强度持续下降，M0下降幅度最大，说明掺甲酸钙和多聚磷酸钠对水泥石TSA腐蚀有一定的延缓作用。M0、M3和M4的抗压强度损失率分别为：53.2%、26.5%和30%，从抗压强度损失率来看，水泥石抗硫酸盐侵蚀的性能M3﹥M4﹥M0。

2.2.3侵蚀产物微观结果分析

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外加剂复掺对混凝土TSA腐蚀的影响(三)