铁尾矿粉混凝土在荷载与硫酸盐干湿循环耦合作用下的性能劣化机理

摘要

铁尾矿粉作为矿物掺合料应用于混凝土有助于固废高值化利用和节能减排，而关于铁尾矿粉混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究，大多只考虑了单一条件或者加速条件环境，其在多种环境耦合下的劣化特征尚未得到探究.本文将铁尾矿粉作为矿物掺合料应用于混凝土中，以相对动弹性模量、质量损失率为性能指标，研究荷载–硫酸盐干湿循环耦合作用下铁尾矿粉混凝土劣化过程，探究铁尾矿粉掺量和荷载率对铁尾矿粉混凝土内部劣化的影响，结合扫描电镜（SEM）、X-ray衍射分析（XRD）、压汞（MIP）等微观手段揭示铁尾矿粉混凝土在耦合作用下损伤劣化机理.结果表明：适量铁尾矿粉的掺入有利于其与矿粉的协同水化作用，提高混凝土水化程度和基体密实度，减少硫酸根离子传输路径，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力；荷载的施加使试块内部微裂纹宽度和数量增加，为硫酸根离子的进入提供更多渗透路径，加速铁尾矿粉混凝土损伤劣化过程；耦合作用使得铁尾矿粉混凝土内部损伤不断累积，在微观上表现为结构的疏松和裂缝的衍生扩展，在宏观上表现为力学性能的衰减和整体结构完整性的下降.

关键词

铁尾矿粉混凝土 / 硫酸盐侵蚀 / 荷载率 / 耦合作用 / 劣化机理 / 干湿循环

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFB2602605); 国家自然科学基金重点资助项目（51834001）