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文献速读 CASE STUD CONSTR MAT. 孔结构对低含量高岭土基混合水泥强度及氯离子侵蚀的影响  题目 题目：The effect of pore microstructure on strength and chloride ingress in blended cement based on low kaolin clay 孔结构对低含量高岭土基混合水泥强度及氯离子侵蚀的影响 关键词 关键词：石灰石煅烧粘土水泥、MIP、表面电阻率、吸附指数、氯离子迁移系数、氯离子扩散系数 来源 出版年份：2022 来源：Case Studies in Construction Materials 课题组：克罗地亚萨格勒布大学土木工程学院Marijana Serdar课题组 研究背景 近年来，研究人员在以不牺牲混凝土强度及耐久性的前提下，致力于研发水泥添加剂（SCMs）来减少与水泥生产相关的CO2排放，从而降低建筑行业的CO2排放量。最新研究表明，由于硅质粉煤灰和高炉矿渣的来源枯竭，水泥行业将无法依赖常规的SCMs。急需寻找满足建筑材料数量和质量要求的替代品，而煅烧粘土、石灰石以及熟料之间因具有很好的协同作用而被认为是水泥行业减少CO2排放的一种最有前途的替代组合。 研究出发点 粘土在世界各地中均有存在，但其中所含有的高岭石含量及质量等级却因地而异，这影响了混凝土的力学性能和氯离子传输性能。此外，由于高质量的高岭土不能随处可获得，其应用受到限制，因此，需考虑将低质量等级的高岭土广泛应用于水泥工业。本研究旨在确定由低质量等级高岭土粘土组成的水泥体系在恶劣海岸环境下的耐久性。 研究内容 本研究将低等级高岭土（含20%高岭石）和石灰石相结合，生产出具有高水泥替代水平的砂浆。该砂浆的抗氯离子渗透性和抗压强度与用粉煤灰和石灰石替代水泥的砂浆相当，并对纯熟料水泥（CEM I）和掺矿渣的混合水泥砂浆（CEM III/B）进行了对比分析。此外，还对孔隙结构参数如何影响抗压强度和氯离子渗透进行了论证。最后，基于电导率对混合物中氯离子渗透和迁移的影响进行了讨论。研究表明每种混合物的力学性能和耐久性与孔结构有关，而氯离子迁移系数与体积电导率和表面电阻率有关。本研究结果有助于更好地理解孔隙结构对氯离子迁移的影响，特别是在低质量等级石灰石煅烧粘土水泥中。  图1粉煤灰（左）和煅烧粘土（右）的SEM图像  图2 本研究中所用各种材料的粒径分布图  图3 各试样的抗压强度 图4 养护7、28和90天后所有试样的非稳态氯离子迁移系数的演变  图5 在16.5%NaCl溶液中（a）7天、（b）28天和（c）90天后不同试样中的氯离子分布  图6 氯离子迁移和扩散之间的关系  图7 体电导率和表面电阻率对氯离子迁移和扩散系数的线性回归分析  图8 总渗透孔体积和毛细管孔体积对氯离子迁移和扩散系数的线性回归分析  图9 临界孔隙进入半径和孔隙截留分数对氯离子传输系数的线性回归分析 主要结论 1、本研究中制备和测试的添加石灰石的三元混合物具有与二元混合物相似的耐久性，并且优于普通硅酸盐水泥。然而，与CEM I砂浆相比，它们的力学性能显著降低。共混混合物的氯离子迁移系数受体系电导率和表面电阻率的强烈影响。这种影响对氯离子迁移系数比氯离子扩散系数更强。氯离子迁移系数显著高于（1.86倍）扩散系数。在用快速氯离子迁移试验的值估算混合物的使用寿命时，应考虑氯离子迁移系数偏大的影响； 2、在不考虑MIP约束的情况下，结果表明某些孔隙结构参数（如渗透和毛细管孔隙体积、临界孔隙半径和孔隙截留分数）与氯离子迁移系数之间存在可接受的相关性。临界孔半径和毛细孔体积对氯离子渗透的影响较大。此外，孔隙结构参数与氯离子扩散系数的相关性比与氯离子迁移系数的相关性更强。无论如何，孔结构参数不能用来完全解释复合水泥系统中的氯离子侵入。该研究强调了由于C-S-H表面的结合效应和带电C-S-H表面而揭示氯离子相互作用的重要性，以充分理解这些体系中的氯离子侵入； 3、本研究中使用的所有替代胶凝材料均可在当地获得。尽管高岭石含量相对较低，但研究中使用的煅烧粘土在氯离子渗透方面的表现优于普通硅酸盐水泥砂浆，并显示出与矿渣水泥相当的结果。因此，即使是低质量等级、当地可获得的粘土也可以是胶凝材料的良好选择，具有良好的抗氯离子渗透性和低CO2含量。 本期编者简介 翻译： 刘建伟 硕士生 深圳大学 审核： 余 阳 硕士生 深圳大学 排版： 颜文韬 硕士生 深圳大学 本期学术指导 何 闯 博士后 深圳大学 龙武剑 教嘻授 深圳大学 文献链接： https:///10.1016/j.cscm.2022.e01242 |
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