1. 研究目的与意义（文献综述）

随着时间的推移, 人们发现混凝土材料并不像预期的那样耐久, 很多工程未达到设计使用年限就出现各种非力学破坏, 给社会生活及人身安全等都造成了不利的影响。水泥基材料的硫酸盐侵蚀破坏被认为是引起混凝土材料失效破坏的四大主要因素之一^[1]，如何减轻或者预防硫酸盐对混凝土结构的侵蚀破坏是目前国内外研究的热点问题。以粉煤灰、矿渣、硅灰为代表的矿物掺合料应用于混凝土中除减少资源消耗、节省成本外，还能减轻其排放对环境造成的负面影响，这也是低碳经济时代的高性能混凝土研究与发展的趋势^[2]。

正确选择混凝土原材料, 降低混凝土组分与硫酸盐反应的活性是提高混凝土抗硫酸盐抗硫酸盐侵蚀的重要思路。具体而言：选择含硫酸盐少的集料、 拌合水及外加剂等；选用抗硫酸盐水泥，值得注意的是, 掺加矿物掺合料是改善混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的一种重要方法, 它不仅使混凝土中与硫酸盐有较强反应活性的物质尽量预先与矿物掺合料进行反应而生成能在硫酸盐侵蚀环境中较为稳定存在的物质, 同时又可改善混凝土的孔结构，因此掺合料的研究显得尤为重要。对此国内外学者对不同掺合料的掺入进行了实验并取得了一系列成果。程云虹^[3]等研究了粉煤灰改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的效果。以 30%、40%、50%、60%掺量的粉煤灰代替水泥，试验结果表明粉煤灰掺量越大，混凝土抗硫酸盐侵蚀的效果越好，在高浓度硫酸盐溶液里这种效果更加显著。李华^[4]等将掺有50%矿渣的水泥净浆和水泥砂浆在5%的na₂so₄溶液中浸泡2 m，结果表明: 不掺矿物掺合料的净浆试件表层体开裂，掺矿渣的净浆试件仍保持较好完整性，表面未开裂但较粗糙。肖佳^[5]等采用5%、10%的硅灰等量取代水泥，结果表明在水泥净浆中掺入硅灰能有效阻止其强度的下降，减缓其劣化的速度。杨德斌^[6]等通过对水泥砂浆中掺入5%、10%、15%的硅灰，研究硅灰对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能的影响，试验结果表明，硅灰的掺量在 15%以下，掺入硅灰可显著提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，并且掺量越大，抗硫酸盐侵蚀的能力越强。曹鹏飞^[6]等以不同比例的粉煤灰和矿粉取代水泥，在浓度为5%的 na₂ so₄溶液中对混凝土进行干湿循环侵蚀。通过结合宏观与微观组织分析发现，混凝土中掺入适量的矿物掺合料可以很好地改善其内部结构，磨细矿粉的掺入可以提高混凝土抗硫酸盐性能。ibrahim türkmena，mehmet gavgal^[8]通过10%硅灰的掺量与20%和40%矿渣微粉的掺量的混合使用，对抗硫酸盐侵蚀性能起到了不错的效果。各种矿物掺合料的化学成分和结构构成等不同，对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响有很大差别^[9-11]。

硫酸盐与混凝土水化产物发生化学反应，生成的石膏、钙矾石和钙硅石体积都会增大，是典型的膨胀性侵蚀^[12]。虽然许多研究^[13]表明：粉煤灰、矿渣等掺合料的加入能有效的改善孔结构、消耗部分或全部水化产物ca(oh)₂，从而改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。但是事实上，由于大量含al活性掺合料如粉煤灰、矿渣等被用以取代部分水泥，引入的更多的al离子，增加了在硫酸盐侵蚀作用下会形成钙矾石（aft）的潜在风险，因此矿物掺合料的加入是否会参与钙矾石的形成或者会不会影响抗硫酸盐侵蚀值得进一步研究。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1.文献调研，了解国内外硫酸盐侵蚀相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

2.混凝土配合比设计及制备；

3.掺加活性掺合料混凝土的微观结构；

4. 掺加活性掺合料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能；

5.分析总结数据，撰写毕业论文。

2.2 研究目标

1、提出最佳的配比方案；

2、掌握用不同种类的矿物掺合料取代水泥制备出符合实验要求的砂浆/净浆试样块；

3、采用使用SEM、XRD等微观分析手段对试样进行表征，并得到不同掺合料和掺和比对水泥试块抗硫酸盐侵蚀能力的影响；

4、分析掺合料的加入是否会对抗硫酸性能产生不良影响。

2.3 技术方案

1、实验配比

2、养护制度

1）养护制度1：常温养护，成型后置于室温下养护28d；

2）养护制度2：蒸汽养护，成型后静养4h，80°C蒸养，保温8h。

3、实验过程

各组成型、各个养护制度的净浆样品标养至28天后然后破碎后40℃烘干6h，然后过200目筛；取过筛后式样浸泡于5%、4%、3%、2%、1%、0.5%和0.1%的硫酸钠溶液中，其液固比为50/1，将其置于锥形瓶中，磁力搅拌至7天和28天；然后过滤、烘干、过筛、测试。

4、分析手段：

1）采用SEM观察试样的形貌；

2）采用XRD进行样品物相测定；

3）采用NMR表征铝离子的存在状态。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，制备掺加活性掺合料的水泥样品。

第9－12周：采用sem，xrd等测试手段对实验样品显微结构和抗蚀性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 亢强,矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响的研究[j].粉煤灰综合利用, 2009(3): 47-49.

[2] 刘芳,尤占平,汪海年, et al.不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展[j]. 中国材料进展, 2014, 33(11): 682-689.

[3] 程云虹,蒋卫东,尹正风, et al.粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响的试验研究［j］,公路, 2006 (11) :128－130.