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溶蚀作为水泥基材料耐久性的一个重要组成部分,受到人们越来越多的关注。在溶蚀过程中,钙元素作为水泥浆体的主要组成元素,在与环境水接触时,不断溶解、扩散并溶出,从而给水泥基材料的微结构、传输行为、力学性能造成严重的劣化影响。为了探究硬化水泥浆体钙溶出机理以及实现对钙溶出后性能的预测,本论文针对钙溶出过程的两个关键子过程和整体模型展开研究。 首先,为了研究钙溶出过程中的溶解行为,本文在实验基础上建立了6mol/L硝酸铵溶液加速钙溶出条件下的固液平衡曲线。发现其曲线仍分为三个阶段,并可以用在去离子水中的方程模拟。其主要差别在于不同条件下的关键参数不同:其中钙离子平衡浓度约为3mol/L,约比去离子水中高两个量级,这也是主要的加速机理;氢氧化钙(CH)完全溶出和C-S-H凝胶开始溶解时液体中钙离子浓度约为2.95mol/L; C-S-H凝胶快速脱钙时液体中钙离子浓度约为0.13mol/L。从其它元素和液体钙的平衡曲线可知S和Mg也分三个阶段溶出,而Al和Fe不溶出。 其次,为了研究钙溶出过程中孔结构的演化与固体钙关系,本文先后应用了三种基于X射线断层照相(X-CT)和数字图像处理技术的方法定量表征了孔隙率空间分布,并用EDS、XRD和热重分析对不同水灰比部分钙溶出的样品组成进行了分析。发现随着水灰比的增大,溶蚀深度越大,但表面处增加的孔隙率的量却减少,这与单位体积内可溶蚀的量有关。溶蚀过程中不仅CH和C-S-H凝胶的溶出,也有钙矾石的溶解并溶出。把溶蚀的组分全部假设为CH形式溶出计算的孔隙与单次CT法所测结果,有一定的吻合性。通过对比钙溶出后钙的梯度分布和用饱水干燥双CT法测得孔隙率分布,发现CH溶出能引起孔隙率明显的增加,而C-S-H脱钙引起的孔隙率增加不明显。 最后,对已有模型中的固液平衡曲线模型进行了改进,建立了新的钙溶出模型,并用matlab编程实现。该模型可给出液体钙、固体钙、孔隙率、扩散系数以及钙硅摩尔比随侵蚀时间和位置的演化,全面表现钙溶蚀对水泥浆体的影响。将改进后模拟结果与改进前模拟结果以及部分实验数据进行比较发现,钙硅比、溶蚀深度和孔隙率在一定程度一定范围内与实验结果吻合性较好。通过对比不同水灰比模拟结果发现,水灰比越大的样品初始孔隙率越大、固体钙浓度越小,随溶蚀的进行,固液钙溶度、钙硅比下降的越快,孔隙率、扩散系数增加的越快。