近日，课题组硕士生蔡伟希在《Composites Part B》上发表了一篇文章，主要研究了碱激发矿渣中合成反应产物的氯离子结合行为,探讨了其结合机理。
氯离子引起的钢筋锈蚀损伤被认为是钢筋混凝土在海洋环境中劣化的主要原因，致密的微观结构有利于阻止氯离子渗透和钢筋锈蚀破坏。此外，水化产物也会影响氯离子的渗透，氯离子可以物理结合在C-S-H凝胶表面，或被AFM和AFT化学结合，从而延缓渗透过程。因此，混凝土的氯离子结合能力是影响其抗氯离子能力的一个重要参数，较高的氯离子结合能力意味着混凝土孔溶液中可获得的游离氯化物较少。
碱激发矿渣(AAS)中反应产物的化学组成和表面性质与普通硅酸盐水泥不同，对其氯离子结合性能有很大影响。碱激发渣(AAS)中的主要反应产物包括水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、水化铝硅酸钙(C-A-S-H)凝胶和镁铝层状双氢氧化物，关于不同反应产物的组成和表面性质对AAS的氯离子结合的影响的研究非常有限。弄清反应产物的化学组成和表面性质对其氯离子结合行为的影响，对于定量评价AAS的氯离子结合能力，阐明AAS特定的氯离子结合机理，进而优化AAS混凝土的配合比设计，以确保更好的抗氯离子性能具有重要意义。
该论文研究原子吸收光谱分析中反应产物C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和LDHs的理化性质与氯离子结合能力的关系。同时采用化学方法合成了不同化学组成的原子吸收光谱中典型的反应产物，并用X射线衍射仪、核磁共振谱、比表面积和Zeta电位对其进行了表征。评价了合成反应产物在中性和碱性氯化钠溶液中的氯离子结合能力。结果表明，C-S-H和C-A-S-H凝胶对氯化物有较强的物理结合作用。随着钙硅比和铝硅比的增加，C-(A)-S-H凝胶的Zeta电位为正，有利于C-(A)-S-H凝胶的氯结合。此外，C-A-S-H凝胶的氯离子结合能力高于C-S-H凝胶，这是因为在Al的存在下，C-A-S-H凝胶具有更正的Zeta电位和更大的层间距。与C-(A)-S-H凝胶相比，LDHs具有更高的比表面积(120.3~125.5 m2/g)和正Zeta电位(22.5mV~28.5mV)，从而具有更高的氯离子结合能力；随着镁铝比的增加，层间距增加，氯离子结合能力增强。物理结合对LDHs的氯离子结合贡献最大，由于在镁铝水滑石中Cl-与插层CO32-之间难以交换，其化学结合较弱，这是由于氯化物从LDHs的边缘进入层间所致。
碱激发矿渣中不同反应产物的氯离子结合示意图
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.109919
