无机超分子材料抑制混凝土硫酸盐侵蚀反应的基础研究

The sulfate attack is an important cause of the durability of concrete, the enhancement of which is vital to the service life and security. This study bases on the transmission and penetration mechanism of anion in concrete, attempts to immobilize the sulfate ion with inorganic supramolecular material, in order to mitigate the sulfate attack reaction of concrete. It is to study the interlayer anion exchange and structure reconstruction of intercalated layered materials of different treatment, reveal the anion immobilizing mechanism in sulfate attack reaction, and establish the law of effects of intercalated layered materials on the pore structure and inner ion transmission of concrete. The results are expected to provide theoretical basis and technology support to enhance the sulfate resistance of concrete.

混凝土的硫酸盐侵蚀破坏是影响其耐久性的重要因素之一，提高抗硫酸盐侵蚀能力对混凝土工程的长寿命化和安全性至关重要。本项目拟从阴离子在混凝土中的传输渗透过程着手，提出使用无机超分子材料固化混凝土内部的硫酸根离子，从而抑制混凝土的硫酸盐侵蚀破坏反应。为此，拟对不同处理工艺下的插层材料的离子交换和结构重建行为进行研究，探明插层材料在硫酸盐反应中的离子固化机理，揭示LDHs材料对混凝土孔结构与内部离子传输的影响规律。项目研究成果有望对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的改善提供有效的理论依据和技术支持。

混凝土的硫酸盐侵蚀破坏是影响其耐久性的重要因素之一，提高抗硫酸盐侵蚀能力对混凝土工程的长寿命化和安全性至关重要。硫酸盐侵蚀破坏是硫酸根离子与水泥水化产物发生物理化学反应所造成的，因此改善其性能的关键是控制硫酸根离子在混凝土中的传输和渗透。无机超分子材料（水滑石）具有层间阴离子可交换性和结构记忆的特点，可吸附混凝土中的硫酸根离子从而控制其传输过程。本实验针对煅烧后的镁铝碳酸根水滑石开展研究，对水泥水化产物内部阴离子在水滑石存在条件下的吸附和迁移机制进行了研究，对水滑石吸附硫酸根离子行为进行了量化分析，并对复合条件下磨细粉煤灰和水滑石对混凝土耐久性的作用机理开展了研究，得到主要结论如下：.（1）煅烧后的水滑石在硫酸根离子存在的环境下可吸附阴离子而重建层状结构，当外界硫酸根离子充足时，硫酸根离子吸附量与水滑石用量呈线性趋势，1g煅烧水滑石7d可吸附硫酸根离子量约为0.0025mol；.（2）在水泥水化体系中，煅烧水滑石可吸附水泥浆体中的硫酸根离子并使其发生迁移，降低水泥水化产物中的离子浓度，在使用0.1mol/L的硫酸钠溶液拌合时，在水泥浆体中加入占水泥质量5%的煅烧水滑石可吸附90%以上的硫酸根离子；.（3）煅烧水滑石在混凝土中可吸附外部侵入的硫酸根离子，使混凝土内部硫酸根离子含量下降，掺加2%的水滑石可使混凝土表层硫酸根离子含量下降50%左右； .（4）掺加煅烧水滑石可减少水泥浆体中生成的钙矾石量，减少水泥水化产物由硫酸盐反应而产生的膨胀，从而延缓其在硫酸盐浸泡环境下的硫酸盐侵蚀反应，增强混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能；.（5）磨细粉煤灰与水滑石的复合可综合改善混凝土孔结构和控制混凝土内部离子传输，从而改善混凝土的耐久性能。.项目研究成果可对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的改善提供理论依据和技术支持。