[上图]硫酸盐侵蚀是混凝土变质最具破坏性的原因之一。两项新的研究探讨了提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的方法。信贷:华盛顿州交通部， Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)
与其他建筑材料相比，混凝土被认为是高度耐用的，并能抵抗常见的环境因素，如洪水、白蚁和火灾。然而，混凝土也有它的弱点，特别是通过硫酸盐侵蚀而恶化。
硫酸盐是一组矿物盐，可以有自然或人为起源。这些盐通常存在于土壤、团聚体、海水和胶结物中。
当水溶性硫酸盐，如碱土(钙，镁)和碱(钠，钾)硫酸盐与水泥膏中的铝酸盐或氢氧化钙反应形成钙矾石、石膏和钙镁石等晶体时，硫酸盐对混凝土的侵蚀发生。这种晶体的形成导致固体体积的增加，导致膨胀、开裂和混凝土的全面恶化。
硫酸盐侵蚀既有内部原因(特征是水泥浆中硫酸盐的延迟动员)，也有外部原因(来自周围环境中的硫酸盐，如土壤、地下水、污水和海水)。
因为硫酸盐侵蚀是混凝土变质最具破坏性的原因之一，许多研究存在寻找防止硫酸盐侵蚀的方法，例如用替代材料替换混凝土中的一些水泥。本月发表的两篇新论文对这一广泛的研究领域做出了贡献。
新型地聚合物砂浆提高了混凝土的粘结强度和耐久性，以抵抗硫酸和硫酸盐的侵蚀
在第一次开放获取论文来自沙特阿拉伯、埃及、新加坡、马来西亚和苏丹的研究人员调查了新型地聚合物砂浆增强混凝土抗腐蚀性硫酸和硫酸盐侵蚀的潜力。
与硅酸盐水泥相比，地聚合物砂浆是一种无水泥材料，具有许多有益的特性，包括高强度、在恶劣环境下的强耐久性，以及更少的温室气体排放。它们是用高铝硅酸盐含量的废料在碱激发剂溶液中溶解而成。
有一个越来越多的研究在使用地聚合物砂浆作为可持续修复材料方面，大量的研究致力于评估砂浆的力学性能，如抗压强度和粘结强度。然而，“目前缺乏GPMs(地聚合物砂浆)作为修复材料的耐久性的信息，比如砂浆和混凝土基体之间的兼容性，以及在恶劣环境下的粘结强度，”这篇新的开放获取论文的研究人员写道。
研究人员试图通过测量基于废瓷砖(WCT)、粉煤灰(FA)和高炉矿渣(GBFS)的新型地聚合物砂浆的热相容性和粘结强度来填补这一文献中的空白。他们选择这种组合是因为“从背景来看，需要开发出含有高体积WCT、FA和GBFS的三元共混物，以低氢氧化钠浓度和硅酸钠含量活化的GPMs。”
根据热膨胀系数、四点抗弯强度和干燥收缩等多种测试结果，研究人员确定，由50% WCT、40% GBFS和10% FA组成的地聚合物砂浆可以“强烈推荐”作为一种潜在的混凝土修复材料。
他们写道:“这项研究的新发现被认为为进一步研究和更好地了解从废物中以廉价和环保的方式获得三元混合GPM的行为提供了基础。”
这篇开放获取的论文发表在凝胶,是“硫酸盐和硫酸对地聚合物作为混凝土修复材料效率的影响”(DOI: 10.3390 / gels8010053)。
纳米氧化铝的加入提高了混凝土的抗压强度和抗硫酸盐侵蚀能力
在第二篇论文来自麻省理工世界和平大学和印度瑞瓦大学的研究人员探索了用胶体纳米氧化铝部分替代水泥，以提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。
他们解释说，通过梅塔(1986)和泰勒(1997)表明，可能改善混凝土性能的基本成分在于几个纳米。“因此，以纳米材料的形式实施纳米技术对混凝土工程师优化和显著提高混凝土的强度、耐久性和其他重要特性具有巨大的空间，”他们写道。
他们总结了几项探索向混凝土中添加纳米材料的研究，如二氧化硅、氧化铝、石灰和粉煤灰。然而，他们选择纳米氧化铝作为他们的研究重点，因为它似乎在增加抗压强度方面是最好的。
研究人员制备了含不同比例(0-5%)胶体纳米氧化铝的M55级混凝土试件。他们固化标本28天，然后测试抗压强度和抗硫酸盐的测试516 - 1959重申2018年吗而且ASTM C1012-04,分别。
结果表明:添加2.3%纳米氧化铝是改善M55级混凝土强度特性的最佳用量(抗压强度较不添加纳米氧化铝的M55级混凝土提高20.6%);纳米氧化铝含量为2.3%时，抗硫酸盐侵蚀能力最强。
论文发表于今天材料:诉讼,是“通过添加纳米氧化铝抗硫酸盐侵蚀混凝土”(DOI: 10.1016 / j.matpr.2022.01.124)。