文摘

两种水滑石(类),MgAl-NO2(N-LDH)和MgAl-CO3(C-LDH),结合研究砂浆和混凝土的耐久性。砂浆的LDH含量分别为1%,2%,4%,质量和混凝土的LDH含量分别为0.5%,1%,2%,4%。类抗硫酸盐的砂浆的影响通过干湿循环试验,研究了抗压强度测试和挠曲强度测试。此外,类孔隙结构的影响,耐氯、抗碳化、收缩、蠕变的混凝土进行了扫描电镜、压汞试验、XRD、氯离子扩散系数试验、氯盐腐蚀深度试验、碳化深度测试,收缩试验和蠕变试验。结果表明,类可以提高抗离子腐蚀的能力,碳化,收缩和蠕变,减少孔隙含量,优化砂浆和混凝土的孔隙结构在某种程度上。此外,4%的类有一个更好的改善砂浆和混凝土耐久性的影响相比,0.5%,1%,和2%的类,和C-LDH比N-LDH的效果。

1。介绍

由于长期的渗透和腐蚀,水泥混凝土在海洋环境和盐渍土地区与铝反应,硫酸,和钙形成扩张压力,导致体积膨胀和减少混凝土的力学性能和耐久性1- - - - - -7]。因此,降低渗透率和腐蚀性盐浓度在混凝土有利于提高混凝土的性能。

水滑石化合物是一种典型的阴离子夹层材料,也称为水滑石(类),层间阴离子交换的特点,热稳定性、记忆效应、酸度、碱度(8,9),被广泛应用于许多领域,如催化剂(10],吸附剂[11,12),药品存储和缓释制剂(13- - - - - -15),插入光学材料(16),和污染治理17,18]。例如,在混凝土外加剂方面,polycarboxylate组的层间插入类缓慢释放的影响减水剂,可延长减水作用时间,提高混凝土的下滑操作时间(19,20.]。

的层间阴离子交换财产类是最重要的实用属性,即不同阴离子可以输入类的夹层结构通过交换行为,导致层电荷密度的变化,层压板和层间阴离子之间的静电相互作用,并最终改变层间间距,导致一个新的夹层结构的类(8]。当阴离子的电荷密度和直径越来越小,层间阴离子更有可能进入。相反,阴离子是容易被取代。常见的阴离子交换能力的类(等于新结构的稳定性)有限公司的顺序32−>所以42−>哦−> F−> Cl−>没有3−,前者与后者阴离子可以代替阴离子(21]。基于的原则硝基类的稳定性优于氯类,少量的硝基类(通常1 - 5%的胶结材料的质量)被添加到混凝土固化氯离子在混凝土通过离子交换、混凝土中氯离子的传输速率是推迟,和提高混凝土的耐久性22- - - - - -27]。曲的研究等。28Ca-Al-NO]表明,增加1%3类成具体可以减少17%的氯离子含量-53%。陈(29日]Ca-Al-NO的去除机理研究3类在硬化水泥浆,发现氯离子类可以吸附Cl−通过离子交换在水泥,降低氯的浓度−粘贴,最大绑定的氯离子量可以达到3.38毫克/克。此外,层间阴离子的类的类型有不同的抑制影响氯离子从强到弱的顺序是不2ldh >没有3ldh > C6H5COO-LDH > CrO4ldh (30.]。杨et al。22,31日,32]研究了耐腐蚀p-aminobenzoate类和硝基类钢筋,和结果表明,前者有更高的绑定氯离子的能力。类的结晶度对水泥砂浆的早期强度影响很大。当类的结晶度高,它促进了C的水化反应3在水泥的水化反应和抑制C3年代,导致早期强度相对较低(33]。关和邹34,35)的影响评估Li-Al类硫代铝酸盐水泥熟料的早期表现。研究结果解释说,类可以增加硫代铝酸盐水泥的早期水化速度,增加早期水化产物的含量,提高抗压强度。

而noncalcined类、阴离子的吸附煅烧类是显著提高(36- - - - - -38因为类的分层结构被毁。然而,由于类的结构记忆效应,遇到后恢复类的分层结构有限公司32−,所以42−,Cl−。在这个过程中,这些离子能吸附在中间的分层结构,然后扮演巩固有害离子(39,40]。当类的煅烧温度高于252.8°C,然后发生了结构性变化(38]。目前,常见的煅烧温度是450°C到650°C (38,41]。Yoon [42]研究了氯离子在混凝土的吸附Mg-Al类(CLDH)煅烧在450°C。结果表明,氯离子在吸附过程中结构重建。测量离子结合能力CLDH 153毫克/克,高度相当于理论的弗里德尔盐的离子结合能力(121毫克/克)。陈(43]调查UHPC CLDH中的应用的可行性。研究结果表现出的最佳剂量的CLDH UHPC是1%,和混凝土的孔隙率和强度的增加而减少。CLDH的去除效率优于粉煤灰和硅灰。在普通混凝土,CLDH内容到3%的增加,混凝土的孔隙率,显示一个向下的趋势,和水泥的水化是提升44]。段的研究成果36),段et al。(41)也显示,煅烧CLDH可以改善混凝土的孔结构。耿的研究成果45)透露,氯化反应温度的影响在绑定能力CLDH 38°C > 50°C≈20°C > 3°C。当pH值高于12.5,增加了pH值会降低氯绑定CLDH的能力。

目前,缺乏系统性的研究类的效果和机制在砂浆和混凝土的耐久性与不同强度等级。碳酸镁铝水滑石(C-LDH)是最常见的和广泛使用的水滑石在目前市场相对较低的价格。硝酸镁铝水滑石(N-LDH)不稳定,硝酸和层间离子很容易被其他离子取代,通常用作离子交换的前体。因此,本文使用了两个典型的类,N-LDH和C-LDH研究砂浆的耐硫酸盐侵蚀的影响。此外,类和它们的内容对氯离子渗透性的影响,碳化、收缩和蠕变对不同强度等级的混凝土(C30和C50)进行了探讨。

2。材料和方法

2.1。材料
2.1.1。原材料

普通硅酸盐水泥的主要化学成分,粉煤灰、硝酸镁铝水滑石(N-LDH)、碳酸和镁铝水滑石(C-LDH,没有煅烧)用于本研究如表所示1。水泥是P。O 42.5 R水泥由河北Yanxin建材有限公司有限公司的物理属性显示在表中2。粉煤灰是我从石景山煤灰。石头是5∼25毫米连续级配碎石的表观密度2650公斤/米3,破碎指数12%,泥含量小于0.3%。沙子是0.5∼2.0毫米ISO标准砂的表观密度2500公斤/米3细度模数为2.3,SiO2含量大于96%,泥的含量不超过0.2%。是超塑化剂萘系列强塑剂(固体)和减水率为20%。混合水是自来水。类的主要技术指标表中列出3。

表1
主要原材料的化学成分(%)。
表2
水泥物理性能。
表3
类的主要技术指标。
2.1.2。样品制备

水泥砂浆测试的样本准备如下。砂浆的混合比例如表所示4。水泥、标准砂、水和类均匀混合,使砂浆搅拌机,然后注入一个40毫米×40毫米×160毫米橡胶砂型和demolded站后24 h。样本治愈28 d在标准条件下(温度20±2°C,相对湿度≥95%),然后放在烤箱在80°C干燥48 h。最后,样本位于干湿循环机硫酸的干湿循环测试。

表4
砂浆混合比率(公斤)。

具体测试的样品准备基于混合比例见表5。在耐久性研究中,我们研究了影响N-LDH和C-LDH混凝土的力学性能。结果表明,当N-LDH的内容和C-LDH混凝土高于4%,混凝土的力学性能大大降低。因此,合并N-LDH和C-LDH采用external-adding方法的0.5%,1%,2%,和4%的水泥的质量。胶结材料,砂、石、水、和类是按比例混合均匀,然后注入100 mm×100 mm×100 mm模具。24小时后,样本demolded然后治愈28 d在标准条件下(温度20±2°C,相对湿度≥95%)。

表5
混凝土混合比率(公斤/米3)。

具体的样本准备抗氯离子测试通过选择一个治愈混凝土表面暴露面与其他5个样品表面用环氧树脂密封。密封样品沉浸在一个水箱包含3.5%氯化钠溶液。接触表面是面临到液体表面的距离是5厘米。防止水蒸发,水箱是用塑料薄膜密封。

具体的样本准备碳化阻力试验如下。治愈的样本被放置在烘箱60°C 48 h。一个表面暴露面,使用的样本和其他表面用环氧树脂密封。

具体的样本准备收缩试验和蠕变试验如下。胶结材料,砂、石、水、和类混合基于表5和注入两种类型的模具尺寸为100毫米×100毫米×515毫米(用于收缩试验)和100毫米×100毫米×400毫米(蠕变试验)。样本demolded 24 h和治愈后在标准条件下设计的年龄。

2.2。实验方法
2.2.1。水泥砂浆强度测试

灰浆样品四组,每组四个样品测试了GB / T 17671 - 1999(水泥砂浆强度测试方法(ISO方法))。样本治愈标准的时代,并进行了强度试验无电子万能试验机。

2.2.2。混凝土氯离子含量

混凝土的四组样本测试,每组五个样品。样品的总氯离子含量是由CLU-V快速氯离子含量测定仪。工具电极之前校准测试,然后是氯离子选择性电极,饱和甘汞电极垂直插入的解决方案2分钟。稳定后的数据记录设备。测定结果被表示为氯离子的百分比粉末样品的质量。

2.2.3。混凝土微观形态学分析(SEM)

混凝土样本干后,范Quanta200范扫描电子显微镜(SEM)由公司在荷兰被用来观察样品的微观形态。SEM的技术参数如下:加速电压200 v∼30 kV;放大,25日∼200000;分辨率,3.5海里。

2.2.4。压汞测试混凝土

L-0的具体样品,NL-2、CL-2 NL-4, CL-4, H-0, NH-2, CH-2, NH-4, CH-4放在干燥箱60°C 24 h。之后,他们被测试孔隙结构分布。

2.2.5。氯腐蚀混凝土的深度测试

氯盐长期采用液浸法研究类对混凝土抗氯离子渗透的影响。混凝土的四组样本,利用五每组中。的密封样品暴露面面对沉浸在一个水箱包含3.5%氯化钠180 d的解决方案。测试解决方案是改变每15 d浓度。测试块浸泡标准年龄被取出,放在干燥箱和去离子水清洗60°C 48 h。混凝土粉末被层和混凝土粉末样本筛选通过的方孔0.08毫米和放置在一个烘箱在105°C 24 h,然后密封保存。2 g粉放入150毫升去离子水,用玻璃棒搅拌。粉末沉淀后,上层液体被氯离子含量测量仪测试。

2.2.6款。混凝土的氯离子扩散系数

快速氯离子扩散系数法(RCM方法)被用来研究混凝土的抗氯离子渗透性受类的影响,进行了符合GB / T 50082 - 2009(标准的普通混凝土长期性能和耐久性试验方法)。混凝土的四组,每组五个样品,进行调查。测试完成后,样品清理和破碎,和0.1 mol / L AgNO3解决方案是在破碎的表面喷洒。氯离子腐蚀的深度测量后15分钟。

2.2.7。硫酸灰浆的干湿循环测试

硫酸的干湿循环测试是用来评估砂浆在类的耐硫酸腐蚀。四组砂浆样本测试,每组四个样品。所有的砂浆Na样本沉浸在5%2所以4解决方案15 h,风干1 h, temperature-dried 6 h和60°C,冷却2 h。每个干湿循环持续24小时。测试解决方案是改变每15 d。干湿交替的数量设置为0,20岁,40岁,60岁,80年、100年和120年。外观变化,质量变化率,抗压强度和抗弯强度作为评价指标下的水泥砂浆样品周期。

2.2.8。混凝土的碳化性能测试

根据GB / T 50082 - 2009年碳化试验(标准的普通混凝土长期性能和耐久性试验方法),混凝土的四组样本,每组四个样品,进行评估。密封测试块被放置在3 d的碳化箱,7 d, 14 d, 28 d。取出后,测试的暴露面块坏了在压力试验机和喷洒1%酚酞酒精的解决方案。然后,混凝土的碳化深度测量30年代后。

2.2.9。混凝土收缩试验

根据GB / T 50082 - 2009年收缩试验,十组混凝土样本,每组三个样本,研究了通过接触方法。具体样本的初始长度被认为是年龄时3 h。然后,变形数据样本,测量的时间间隔1 d, 3 d, 7 d, 14 d, 28 d, 45 d 60 d、90 d、120 d、150 d、180 d、360 d。样品在每个时代的缩率计算。

2.2.10。混凝土的压缩蠕变试验

根据压缩蠕变试验在GB / T 50082 - 2009,十组混凝土样本,每组9个样品,评估。样本加载,从28岁的d。然后,样本的收缩率和蠕变压力测量的时间间隔1 d、3 d, 7 d, 14 d, 28 d, 45 d 60 d、90 d、120 d、150 d、180 d、360 d。样品在每个时代的蠕变系数计算由以下方程: 在哪里 蠕变系数与加载时间的t(d), 加载时间的蠕变应变值吗t(d) 是加载时间的初始应变值为0。

3所示。结果与讨论

3.1。混凝土的抗氯离子腐蚀
3.1.1。RCM法

混凝土的氯离子扩散系数表明抵抗氯离子渗透的能力。当氯离子扩散系数增加,更容易造成混凝土中氯离子扩散,这意味着混凝土的抗氯离子渗透性降低(46]。从图可以看出1对C30和C50混凝土,混凝土的氯离子扩散系数与LDH含量的增加逐渐降低,表明混凝土的抗氯离子渗透性增加。从图可以看出1(一)为C30混凝土,当两个类的剂量是相同的,混凝土的氯离子扩散系数与C-LDH略低于混凝土混合与N-LDH混合,和氯离子扩散系数NL-4 CL-4下降了26.3%和30.3%,分别与L-0相比,表明C-LDH是更有效的在混凝土抗氯离子的扩散。因为N-LDH的比表面积相对较小(< 9米2/ g) (47)和层间阴离子交换容量是有限的,没有3−层间完全取代了Cl是很困难的−。因此,N-LDH的抗氯离子渗透性相对较弱。从图可以看出1 (b),C50混凝土的变化趋势与C30混凝土类基本上是一样的,而氯离子扩散系数降低了类的增加。当类的含量为4%,C50混凝土的氯离子扩散系数下降最多,和氯离子扩散系数NH-4 CH-4下降了30.2%和31.5%,分别与H-0相比。试验结果表明,掺入的类可以提高混凝土的抗氯离子渗透性。

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
混凝土的氯离子扩散系数。(一)C30。网(b)。
3.1.2。长期浸法

RCM方法不能完全反映混凝土中氯离子的扩散过程(48,49,很难描述混凝土中氯离子的固化行为的类。为了更多的真正揭示类的影响混凝土的抗氯离子渗透性,本文使用氯盐长期浸泡方法来实现这一目标。图2显示了氯离子含量变化的曲线(粉的质量百分比)的所有样品测试通过氯盐长期浸泡和腐蚀深度的方法。从图可以看出,随着氯盐腐蚀深度的增加,氯离子含量的样品表现出下降的趋势。与对照组相比,混凝土中的氯离子浓度与类样本较小。对C30混凝土类的用量4%时,与L-0相比,氯离子浓度NL-4和CL-4 25毫米下降了20.6%和39.1%,分别。的变化趋势C50混凝土C30混凝土基本上是一样的。与H-0相比,氯离子浓度NH-4和CH-4 25毫米下降了36.8%和55.4%,分别。实验结果显示类的合并可以提高混凝土的抗氯离子渗透性和离子浓度降低的程度在C50混凝土高。此外,C-LDH比N-LDH的效果。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图2
混凝土氯离子含量。(一)C30 N-LDH。(b)与C-LDH C30。与N-LDH网(c)。(d)与C-LDH网。

为了显示氯离子渗透深度不同的样品更俱视觉,每个粉末样品的氯离子含量的测试结果在远处9∼11毫米的暴露面是描绘在图3。为C30混凝土类的内容的增加,氯离子的含量∼9点11毫米的样品通常表现出下降的趋势。与L-0相比,NL-4的氯离子浓度和CL-4下降最多,分别达到50.7%和57.7%。C50混凝土的氯离子浓度NH-4 CH-4下降了53%和58.7%,分别。因此,整合N-LDH和C-LDH降低混凝土的氯离子浓度和提高混凝土的抗氯离子渗透性在某种程度上。此外,抗氯离子渗透性的影响C-LDH N-LDH比这更好。


图3
混凝土的氯离子含量9∼11毫米的暴露面混凝土。
3.1.3。水化产物

为了探索类的反应是否与氯离子在混凝土、L-0的粉末,NL-2, NL-4, CL-2, CL-4样品,这是9∼11毫米远离暴露面,通过XRD分析,如图4。发现每个样本的主要水化产物在氯化物溶液浸泡后180 d包括氢化钙,钙矾石,弗里德尔盐(Ca4艾尔2O6·10 h2O)和类。因此,得出结论,闯入混凝土后,氯离子与水泥熟料矿物发生反应铝酸三钙(C3一)形成弗里德尔盐。因为弗里德尔盐也是一个层状的结构,主要的层压板是由钙氢氧化铝阳离子(Ca2Al (OH)6+)和层间阴离子是氯离子。很难区分,因为衍射峰的弗里德尔盐峰重叠的类(50,51]。为了确定弗里德尔的衍射峰的盐和类,每个样品的x射线衍射模式2附近被放大θ= 11.24°,22.9°,60.5°,如图5。


图4
混凝土粉末x射线衍射模式类的距离9∼11毫米的暴露面混凝土。

图5
XRD混凝土类接近2的局部放大θ= 11.24°,22.9°,60.5°。

从图可以看出5类的衍射峰与氯离子间出现在附近的2θ= 11.3°,22.9°,60.5°,分别对应于(003),(006)和(110)晶面的类。(003)、(006)和(110)是水滑石的独特的衍射峰。晶面衍射峰是清晰的,没有杂质峰,表明该材料具有高结晶度和良好的分层结构。弗里德尔盐的衍射峰附近的L-0只出现2θ= 11.3°和22.75°。

图6显示了XRD N-LDH比较和C-LDH氯离子吸附前后。表6显示每个LDH的层间距。从图可以看出6(一)后,层间距并没有改变多少C-LDH反应,即结构并没有改变太多。此外,由于比表面积大,吸附C-LDH,可以得出的结论是,氯离子进入通过吸附C-LDH结构层。与N-LDH相比,它可以看到从图6 (b),相对应的衍射峰(003)和(006)晶面的N-LDH反应后转移到一个大角方向,和片状间隔从0.8848 nm反应后0.7791 nm反应之前,和片状间距有所减少。这是因为Cl的替代能力−比的不是吗3−和Cl的有效半径−小于的没有3−后,所以的片状间距N-LDH反应是减少,这表明Cl−进入通过离子交换N-LDH结构层。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
C-LDH XRD的图像(a)和(b) N-LDH前后吸附氯离子。
表6
层间距C-LDH和前后N-LDH吸附氯离子。

因此,人们认为N-LDH C-LDH能吸收氯离子在混凝土环境通过层间阴离子交换和吸附,分别生成镁铝水滑石与氯离子插入,从而减少混凝土的氯离子浓度。

3.2。混凝土的孔隙结构

根据孔隙大小,混凝土的孔隙结构可分为以下类别:无害的毛孔(不到20海里),更少的有害的毛孔(20∼100海里),有害的毛孔(100∼200海里),和有害的毛孔(超过200海里)。每个样品的压汞测试结果如图所示7。处理后的数据在图中,不同类别的孔隙内容最可用的每个样本得到的孔隙大小分布,如图8。表7显示了每个样本的孔隙的价值内容。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图7
混凝土的孔隙大小分布。C30累积分布的孔隙大小(a)和(b)网。差的孔隙大小分布(c) C30和网(d)。(e)最可能的混凝土的孔隙大小。

图8
孔隙的具体内容。
表7
混凝土的28 d孔隙含量。

从数据7和8和表7,可以得出结论,L-0的总孔隙体积和H-0 0.1162 mg / L和0.0693 mg / L。与L-0相比,H-0的孔隙体积减少了40.4%,表明降低水灰比可以降低混凝土的孔隙度。与L-0相比,总孔隙体积NL-2, CL-2, NL-4, CL-4下降了3.9%,8.4%,10.9%,和12.7%,分别。与H-0相比,总孔隙体积NH-2, CH-2, NH-4, CH-4下降了9.1%,18.3%,23.7%,和28.4%,分别。因此,正是说明了混凝土的孔隙率,减少LDH含量的增加在一定范围内,和C-LDH显然比N-LDH的效果。

与L-0相比,无害的毛孔NL-2内容,CL-2, NL-4, CL-4下降了1.2%,2.0%,5.6%,和7.5%,分别。越少有害孔隙含量下降了0.4%,0.5%,1.3%,和1.4%,分别。有害孔隙含量下降了14.4%,33.6%,43.0%,和47.9%,分别和有害孔隙含量下降了24%,24.2%,24.7%,和28.7%,分别。与H-0相比,无害的毛孔NH-2内容,CH-2, NH-4, CH-4下降了14.6%,15.7%,20.2%,和22.5%,分别。越少有害孔隙含量下降了1.1%,1.8%,2.6%,和4.1%,分别。有害孔隙含量下降了21.6%,36.3%,62.7%,和76.6%,分别和有害孔隙含量下降了25.7%,32.5%,36.5%,和42.6%,分别。原因是L-0的疏密度和H-0相对较大,所以类可以在一定程度上填补毛孔在混凝土和吸收的一部分通过层间水储存的水环境和物理吸附功能。因此,混凝土水灰比的降低,混凝土的密实度增加,这样的内容无害的毛孔,减少有害孔隙,孔隙减少有害孔隙,和有害的。C30混凝土,添加类最可能的混凝土的孔隙大小转向的方向较小的孔隙大小,表明类可以优化C30混凝土的孔结构,提高混凝土的密实度。C50混凝土,效果类的最有效孔隙大小是相对较小的由于其高密度。

通过以上实验分析,它可以显示的类在一定范围内可以减少毛孔无害的内容,更少的有害的毛孔,毛孔有害,混凝土和有害的毛孔,改善混凝土的孔结构,以及C-LDH的影响比N-LDH。因此,推断类可以提高混凝土的抗压强度和抗弯强度。应该指出的是,本文中使用的C-LDH尚未煅烧。

3.3。耐硫酸迫击炮的袭击

图9描述空白样品的外观变化、MN-2 MN-4, MC-2,和MC-4 0后,40岁,80年和120年干湿循环过程。从图可以看出,随着周期的数量的增加,所有的样品开始遭受不同程度的损害。干湿周期40倍时,样品的表面开始变得粗糙和裸露骨料出现了。当周期的数量是80,每个样品的表面开始裂缝,略有扩大。空白样品的边缘和角落开始裂缝,脱落。当周期的数量达到120,空白样品已经腐蚀严重。表面松散和部分掉了。此外,一些白色的晶体出现在暴露的表面材料。样本与类混合,MN-4的腐蚀现象和MC-4相对较轻,和表面裂缝。然而,MN-2的表面裂缝和MC-2宽,表面和边缘MN-2剥落。因此,MN-2的腐蚀和MC-2比MN-4和MC-4更严重。根据外观的变化现象,耐硫酸腐蚀的五种样品的顺序:MC-4 > MN-4 > MC-2 > MN-2 >空白样品。


图9
砂浆在干湿循环下的外观变化。

每个样品的质量变化速率图所示10。一些研究结果列出。首先,干湿交替的数量的增加,所有样品的质量表现出先增加然后减少的趋势。空白样品的质量达到最大值80年的周期,和空白样品的质量增加了6.42%。在60th,80年th,100th周期、广大MN-1 MN-2, MN-4增长了4.87%,4.95%,3.8%;5.4%、5.47%和4.05%;分别和7.11%、7.15%和5.92%。在60th,80年th,100th周期、广大MC-1 MC-2, MC-4增长了6.01%,6.09%,4.24%;6.61%、6.64%和4.89%;分别和6.88%、7.04%和5.71%。可以看出,每个样本的质量相对较大时周期的数量是80。其次,120次后,空白样品的质量下降了2.54%,而MN-1的质量,MN-2,和MN-4增长了0.5%,1.37%,2.71%。在图10 (b)样品质量的变异模式是类似于图10 ()。120个周期后,广大MC-1, MC-2,和MC-4增长了1.13%,1.85%,3.52%。每个样品的质量变化速率基本一致的变化模式出现的现象。

(一)
(一)
(b)
(b)
图10
质量变化率下砂浆的干湿循环。(a)与N-LDH灰浆。(b)与C-LDH灰浆。

在腐蚀初期,砂浆的致密结构尚未形成。腐蚀产物的生成钙矾石和石膏是基于42−水泥水化产物和砂浆填充孔隙和裂缝,增加结构密实度和样品的质量。的不断入侵42−,它与水化产物反应生成大量钙矾石和石膏。这些产品的体积是2.5倍比原来的水化产物,伟大的内部产生膨胀应力的材料(52]。当扩张应力超过材料的拉伸和剪切的终极力量,新裂纹产生,最终导致样本破解,质量下降。在测试的早期阶段,N-LDH和C-LDH可以预防42−闯入的砂浆层间阴离子交换和吸附类内样本的质量变化率增加与空白样相比。随着干湿循环的增加,大量的钙矾石和石膏的空白样品腐蚀和不断脱落,最终导致失败的样本。类的样本可以反应的一部分42−,从而减少扩张的一代产品,有效提高砂浆的耐硫酸腐蚀。

每个样品的抗压强度之间的关系和周期的数量显示在图中11。在干湿循环测试的开始,所有样品的抗压强度增加到一些度周期的数量的增加,和空白样品的抗压强度达到最大值38.89 MPa 40倍周期时。样本与类的抗压强度达到最大值时,周期达到60倍,其中MN-4和MC-4最大的抗压强度,分别达到51.04 MPa和55.54 MPa。与空白样相比,MN-4的抗压强度和MC-4增加了31.2%和42.8%。这是因为扩大钙矾石和石膏砂浆内部的孔隙结构,增加了砂浆的密度和强度。后期的干湿循环试验,样品的抗压强度下降的增加数量的周期。当循环达到120次,空白样品的抗压强度下降到9.37 MPa,和样品的抗压强度与类均明显高于空白样品。MN-4的抗压强度和MC-4 25.15 MPa和32.52 MPa,分别为168.4%和247.1%高于空白样本,分别。这意味着类的合并可以反应的一部分42−,从而减少产品的形成数量扩张。

(一)
(一)
(b)
(b)
图11
干湿循环下砂浆的抗压强度。(a)与N-LDH灰浆。(b)与C-LDH灰浆。

图12显示每个样本的挠曲强度的变化与干湿循环的数量。发现挠曲强度的变化规律基本上是符合质量的变化率和样品的抗压强度的变化规律。也就是说,每个样本的挠曲强度的增加先增加,然后降低循环的数量。空白试样的抗弯强度达到最大值6.58 MPa的数量周期40时,然后弯曲强度降低了。MN-4挠曲强度和MC-4达到60周期值的最大值8.76 MPa和9.8 MPa,分别与空白样相比增加了33.1%和48.9%。当周期的数量是120,空白试样的抗弯强度为0.99 MPa。相比之下,MN-4的抗弯强度和MC-4 4.28 MPa和6.1 MPa,分别增加了332.3%和516.2%,空白样品。

(一)
(一)
(b)
(b)
图12
干湿循环下的挠曲强度的砂浆。(a)与N-LDH灰浆。(b)与C-LDH灰浆。

根据强度测试结果,砂浆的抗压强度和抗弯强度样本与类的1%和2%的内容是低于4%的内容类120年之后干湿循环。与类的用量的增加,样品的孔隙度降低,孔隙结构优化。因此,强度增加到一定程度,N-LDH C-LDH比的影响。

3.4。混凝土的碳化性能

混凝土碳化深度和年龄之间的关系如图13。首先,对于每一个样本,混凝土的碳化深度随着碳化时间的增加增加。其次,碳化的早期阶段,所有样品的碳化深度的增加减少类的内容,表明类的合并可以提高混凝土的碳化性能在早期阶段。第三,28 d碳化后混凝土的碳化深度的增加减少类的内容。C30混凝土的碳化深度NL-4和CL-4 10.33毫米和9.62毫米后28 d,这与空白样相比下降了20.1%和25.6%,分别。C50混凝土的碳化深度NH-4和CH-4 5.08毫米和4.73毫米后28 d,分别为19.1%和24.7%低于空白样本,分别。因此,整合类减少了混凝土的碳化深度,和C-LDH的碳化性能优于N-LDH。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图13
混凝土的碳化深度和内容的类之间的关系。(一)C30 N-LDH。(b)与C-LDH C30。与N-LDH网(c)。(d)与C-LDH网。

图14显示的碳化深度值L-0、CL-2 NL-2, H-0, CH-2, NH-2碳化28 d的时代。可以看出NL-2的碳化深度和CL-2 28 d下降了14.8%和24.3%,分别与L-0相比。NH-2的碳化深度和CH-2 28 d下降了16.1%和21.7%,分别与H-0相比。因此,抗碳化C-LDH优于N-LDH。原因是C-LDH的比表面积大于N-LDH [53更强的层间水存储容量。因此,混凝土的水灰比降低更明显,孔隙结构更紧凑,密度小。


图14
混凝土碳化深度与类28 d。

L-0碳化地区、CL-2 NL-2 H-0, CH-2,和NH-2取样进行XRD分析,如图15碳化后28 d,和表8展示每个物质的质量分数。可以看出每个样本的主要产品碳化后碳酸钙、石英、白云石、Ca(哦)2几乎被消耗。在混凝土中添加类后,CaCO的数量3在碳化区减少。例如,与L-0相比,CaCO的数量3在碳化区NL-2 CL-2降低了31.3%和50.4%,分别。与H-0相比,NH-2和CH-2量下降了9.9%和15.3%,分别。

(一)
(一)
(b)
(b)
图15
XRD的混凝土碳化区。(一)L-0 NL-2, CL-2。(b) H-0、NH-2 CH-2。
表8
混凝土碳化区中各物质的质量分数(%)。

为了验证测试结果的XRD、碳化地区NL-2 CL-2取样。干燥后样品的微观形态学分析,如图16。在扫描电镜下,类是片状和附加到C-S-H凝胶的表面。因此,我们可以得出结论,混凝土混合N-LDH C-LDH吸收有限公司32−在具体的环境和生成镁铝水滑石与碳酸盐岩夹层结构。

(一)
(一)
(b)
(b)
图16
扫描电镜图像的混凝土碳化区。(一)NL-2。(b) CL-2。

根据氯离子吸收的结论部分3.1。3,可以看出C-LDH有很强的吸附效果和N-LDH有很强的离子交换作用。因为他们都有一定的抗CO2,可以得出结论,N-LDH吸附CO32 -通过离子交换,而C-LDH吸附CO32−通过吸附。

3.5。混凝土的收缩性能

实验结果的影响,混凝土的收缩性能的类图所示17。可以看出,C30和C50混凝土的收缩和N-LDH C-LDH在不同年龄段表现出下降的趋势。与类的数量的增加,混凝土的收缩值降低。当N-LDH和C-LDH具体的内容是相同的,C50混凝土的收缩是低于C30混凝土。此外,混凝土的收缩C-LDH下降更多,与N-LDH与混凝土相比。

(一)
(一)
(b)
(b)
图17
在不同年龄阶段混凝土的收缩率。(一)C30。网(b)。

为了评估混凝土收缩的变化添加N-LDH和C-LDH之后,C30和C50混凝土的收缩试验结果28岁的d进行了研究,如图18。是计算NL-2的收缩,Cl-2, NL-4, CL-4下降了5.3%,8.4%,15.4%,和16.3%,分别与L0相比。与H0相比,NH-2的收缩,CH-2, NH-4, CH-4下降了18.3%,21.1%,30.1%,和33.3%,分别。通过分析上述结果与实验结果在部分3.2,它可以发现收缩的下降趋势是符合混凝土总孔隙度的下降趋势。因此,我们认为主要原因的减少混凝土的收缩率增加N-LDH或C-LDH N-LDH或C-LDH后吸收的水环境的一部分通过层间水储存和物理吸附功能,从而降低混凝土的水灰比,提高混凝土的密实度和改善孔隙结构。


图18
混凝土的收缩率28岁的d。
3.6。混凝土的蠕变性能

实验结果的类对混凝土的蠕变性能的影响是描绘在图19。可以看出,当N-LDH和C-LDH加入C30或网,混凝土的徐变系数表现出下降的趋势。蠕变系数下降与N-LDH和C-LDH增加的内容。与N-LDH相比,混凝土的徐变系数具有相同的内容C-LDH下降更多。因此,得出的结论是,N-LDH和C-LDH都可以减少混凝土的徐变系数,和C-LDH比N-LDH的效果。

(一)
(一)
(b)
(b)
图19
混凝土的徐变系数在不同的年龄。(一)C30。网(b)。

C30和C50混凝土的蠕变系数测试结果时,标记在图28天20.。可以看出NL-2蠕变系数,CL-2, NL-4, CL-4下降了2.0%,4.5%,5.2%,和7.1%,分别与L0相比。与H0相比,NH-2蠕变系数,CH-2, NH-4, CH-4下降了9.8%,11.1%,12.4%,和18.5%,分别。


图20
蠕变系数混凝土的28岁的d。

4所示。结论

本文两个典型LDH材料、硝酸镁铝水滑石(N-LDH)碳酸和镁铝水滑石(C-LDH),介绍了砂浆和混凝土来探索对耐久性的影响。的最大内容N-LDH和C-LDH是4%。从本文可以看到,随着N-LDH的逐渐增加和C-LDH内容,研究混凝土的耐久性指标改善。因此,我们推测,当N-LDH的内容和C-LDH高于4%,耐久性指数将继续改善。

当N-LDH的内容和C-LDH小于4%,是得出以下结论:(1)N-LDH C-LDH可以去除氯离子在溶液中通过阴离子交换和吸附,分别。混凝土的氯离子扩散系数的增加减少类的内容。N-LDH和C-LDH可以与氯离子侵入混凝土和反应生成镁铝水滑石与氯离子插入,从而减少混凝土内部氯离子的浓度。C-LDH比N-LDH改善混凝土抗氯离子渗透性。(2)适量的类可以优化混凝土的孔隙结构在某种程度上,以及类的内容可以减少无害的毛孔,减少有害的毛孔,有害的毛孔,毛孔的混凝土和有害的。C-LDH比N-LDH改善混凝土孔结构。(3)质量变化率,砂浆的抗压强度、抗弯强度增加首先然后减少随着干湿循环的增加。N-LDH C-LDH可以吸附42−在环境中。与类的增加,提高砂浆的耐硫酸腐蚀,耐硫酸腐蚀的C-LDH N-LDH比这更好。(4)N-LDH C-LDH可以删除有限公司32−在环境中通过层间阴离子交换和吸附、分别的吸附能力优于N-LDH C-LDH。在碳化的早期阶段,混凝土的碳化性能随着类的增加增加。年龄28 d时,混凝土的碳化深度随着类的增加减少。N-LDH和C-LDH都可以吸附CO32−在具体的环境和生产碳酸层状镁铝水滑石。C-LDH比N-LDH改善混凝土的抗碳化。(5)可以减少混凝土的收缩和徐变将类添加到混凝土的孔隙结构的优化,以及C-LDH的影响比N-LDH。

数据可用性

所有的研究数据都包括在手稿和数字。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为潜在的利益冲突。

确认

作者要感谢金融支持北京市自然科学基金(8202005);中国国家自然科学基金(51808015);中国国家自然科学基金(52078015);和一般的科技计划项目北京市教育局(KM202110005018)。