快干快硬双快水泥62.5

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70200400600800Temperaure/(℃)图5N2环境下浸泡50d，PC0.55试件的产物分析DTG图谱Fig.5TGAandDTGurvesofPC0.55aparialexposureo5%Na2SO4soluionfor50d从图5中可见，试件中水分蒸发区中钙矾石和石膏吸热峰比浸泡区中的吸热峰都有增大，而羟钙石峰却有降低，碳酸钙吸热峰没有明显差异。采用热重分析对硅酸盐三狮水泥水化产物进行分析存在一定的争议：羟钙石和碳酸钙的热重分解对应温度区域比较确定，400℃500℃对应的质量损失为羟钙石脱水分解，600℃780℃对应的质量损失为碳酸钙分解；在低于200℃区域内，由于水化产物分解和三狮水泥中不同水分蒸发对应温度区间有重叠，对钙矾石和石膏对应的分解温度有不同的定义区间，文献[2224]认为钙矾石的分解温度为50℃~110℃，而文献[25]认为是50℃~150℃；在100℃~130℃区间内对应吸附水蒸发[2627]；石膏的分解温度对应为128℃~188℃，主要峰值为164℃[28]；在160℃~185℃还有结合水的蒸发[2627]。在本文研究中，为了避免碳化的影响，在处理测试样品时，并没有在40℃下干燥至恒[22]干燥器保存直至测试。根据图7中的实际测试曲线对应钙矾石分解温度峰接近120℃，综合上述文献中[2228]有关钙矾石和石膏的分解温度，确认选取50℃130℃范围对应的质量损失为钙矾石失水分解，130℃190℃范围对应的质量损失为石膏脱水分解。当然，在对应的钙矾石和石膏脱水分解温度范围内还伴随着CSH凝胶中水分蒸发，但由于净浆试件在浸泡前已经养护50天，三狮水泥水化产物中的CSH凝胶量已经稳定，随着浸泡时间的延长，其生成量也不会再有大的变化，在受热分解时，CSH凝胶水分蒸发引起的质量损失对水分蒸发区和浸泡区的影响是一样的。因此，在50℃130℃和130℃190℃范围内，水分蒸发区和浸泡区中产物质量损失率的差异，主要是由钙矾石和石膏所致。对应四种产物百分含量计算结果见表2和表3所示。重，而是将样品在装有硅胶的真空干燥器中干燥7d，然后用抽真空密封样品，放在真空6?表2侵蚀50d不同水灰比试件各部位主要化学产物质量百分比（%）Table.2Perenageofprodusindifferenzonesofdifferenpasesafer50dexposure(%)SpeimenZoneEringie(E)Gypsum(G)Porlandie(CH）CaliumCarbonae(C)PI0.35Evaporaionzone5.0514.4969.70.815Immersedzone4.0353.24712.61.054PI0.45Evaporaionzone3.8474.1038.10.673Immersedzone2.9073.70418.61.187PI0.55Evaporaionzone5.796.24911.91.096Immersedzone4.715.15415.81.130表3侵蚀100d不同水灰比试件各部位主要化学产物质量百分比（%）Table.3Perenageofprodusindifferenzonesofdifferenpasesafer100dexposure(%)SpeimenZoneEringie(E)Gypsum(G)Porlandie(CH）CaliumCarbonae(C)PI0.35Evaporaionzone5.0954.7327.70.537Immersedzone3.4892.85510.10.651PI0.45Evaporaionzone4.7274.8547.80.887Immersedzone3.5022.90712.10.975PI0.55Evaporaionzone6.888.7658.10.690Immersedzone4.7544.25915.00.880从表2和表3中的结果可见：各部分碳酸钙含量基本都在1%左右；水分蒸发区中羟钙石含量比浸泡区中的含量有大幅度降低；蒸发区中钙矾石和石膏含量比浸泡区中也有明显增加。在50℃~130℃之间，同时有CSH的分解和钙矾石的分解。由于蒸发区中硫酸根离子浓度要大于浸泡区中的硫酸根离子浓度[910]，高浓度硫酸盐对CSH的分解作用越大[29]；对应50130℃热重分析，蒸发区中留下的CSH量将小于浸泡区中CSH的量，但本试验结果显示，蒸发区在此温度区间内的质量损失率反而大于蒸发区中的质量损失率，这进一步说明蒸发区中生成了大量钙矾石。同时也对比发现，相比50d，经过100d半浸泡后，试件浸泡区中生成的石膏量有一定量的降低，其原因可能是三狮水泥中原有石膏的影响，由于浸泡区净浆内部孔溶液硫酸根离子浓度低[910]，不利于石膏生成[29]，随着时间延长，原有石膏反而消耗分解，从而使其含量反而降低。实际上，钙矾石和石膏的来源都有两个方面，钙矾石来源于三狮水泥水化和化学反应，石膏来源于三狮水泥磨细和化学反应，对应钙矾石和石膏的温度分解区间还有其他水分的蒸发。因此，计算蒸发区和浸泡区两部分之间产物的差值(ΔM)应该更能体现两部分化学反应程度的差异。根据上述讨论[2225]，钙矾石、CSH凝胶和石膏受热分解的温度区间有重叠部分，因此可以讨论钙矾石和石膏温度区间内质量损失的总和差异，其受水灰比和侵蚀龄期的影响见图6所示。7?图6试件水分蒸发区和浸泡区中化学侵蚀产物生成量差值Fig.6ΔMoferingieandgypsumbeeeneevaporaionzoneandeimmersedzone由图6可见：（1）对比50d，经过100d浸泡后，水分蒸发区与浸泡区中钙矾石和石膏生成量之间的差值显著增大，这说明随着侵蚀时间延长，水分蒸发区中的化学侵蚀产物增长加快。试验结果有力地证明了以前提出的观点：水分蒸发区中产生了比浸泡区中更加严重的化学侵蚀反应，生成了更多的化学侵蚀产物，导致更严重的劣化破坏。（2）经过50d浸泡，3组试件水分蒸发区和浸泡区中化学侵蚀产物生成量差值并不非常明显。但经过100d浸泡后，水灰比为0.55的试件中的差值有大幅度增长，已经是其他两种试件的两倍。这说明水灰比为0.55的试件中，水分蒸发区中发生的化学反应速率远大于其他两种试件中发生的化学反应速度。（3）对比3组试件，发现并不是随着水灰比的降低差值减少，反而是水灰比为0.45的试件的差值小，说明水灰比为0.45的三狮水泥净浆试件水分蒸发区中化学反应程度低。当三狮水泥净浆试件半浸泡在硫酸钠溶液中时，溶液通过毛细吸附进入试件的蒸发区，水分在蒸发区部位蒸发，硫酸盐在蒸发区部位沉积，蒸发区内孔溶液硫酸根离子浓度升高，接近饱和，而在浸泡区的孔溶液硫酸根离子浓度低于浸泡浓度[910]，这是溶液灯芯效应的传输过程[1819]，结果导致在蒸发区会产生比浸泡区更严重的化学反应，生成更多的化学侵蚀产物。随着水灰比降低，试件内部孔径细化，同时孔隙率降低。孔隙率降低，不利于溶液通过毛细吸附进入试件蒸发区；但孔径细化，众所周知，将会有利于毛细吸附，提升溶液在材料中的上升高度，促使溶液进入蒸发区内。因此，水灰比改变，既有利于溶液进入试件水分蒸发区，又不利于溶液进入水分蒸发区，相互矛盾的影响使得并底层底面以下和④1m、基床底层底面以下⑤1m和⑥2m处，各设置1处动应力、动加速度传感器。在左线轨道中心偏移⑦⑦0.5m、⑨⑨1.5m处位置，分别在基床表层底面、基床底层底面，各设置2处动应力、动加速度传感器。0.500.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.00.50.00.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5动动动/kPa20406080100120客客21120km/客客21170km/客客21200km/货客25120km/货客27120km/货客30120km/(1)动应力分布曲线衰衰衰衰0.20.40.60.81.01.2客客21120km/客客21170km/客客21200km/货客25120km/货客27120km/货客30120km/图2试验现场测试仪器型号：动应力采用JMYJ1503m电阻式动土压力盒测试；加速度采用CAYD117压电式加速度传感器测试；数据采集系统采用60通道IMC采集仪；选取同济大学自主开发研制ZBS60型变频、变矩式振动机模拟重载铁路列车荷载。试验过程照片想图2所示。2.2路基动力水平分析图3为现场测试不同荷载工况动应力及其衰减曲线沿路基深度变化规律。5.0(2)动应力衰减曲线图3测试动应力沿路基深度变化及衰减曲线由图3可知：重载铁路客车运行条件下，轴重21时速120~200km列车产生路基面大动应力81.61~99.16kPa，衰减至基床表层底面(0.6m)动应力为48.31~59.21kPa，衰减至基床底层底面(2.5m)动应力为16.12~19.11kPa；重载铁路货车运行条件下，时速120km轴重25~30列车产生路基面大动应力为98.92~118.46kPa，衰减至基床表层底面(0.6m)动应力58.12~71.45kPa，衰减至基床底层底面(2.5m)动应力为21.86~25.52kPa。测试说明，路4?8期商拥辉，徐林荣，蔡雨，等三狮水泥改良膨胀土重载铁路路基填料的可靠性研究5基动力水平主要受轴重影响。动力影响深度是铁路路基设计重指标。通过对比动应力与静应力探讨动力影响深度(影响深度=动静比>0.2)。由表4可知：时速120km轴重21客车行驶下，路基深度2.5m处动静应力比>0.2，路基2.5~3.5m（大于基床厚度2.5m）；时速120km轴重25和30货车行驶下，路基深度3.5m处动静应力之比>0.2，路基深度4.5m处动静应力之比<0.2，说明动力影响深度3.5~4.5m（大于基床厚度2.5m）。深度3.5m处动静应力比<0.2，说明动力影响深度表4路基不同深处动应力与静应力汇总(v=120km/)2530动应力/kPa动/静比值动应力/kPa动/静比值动应力/kPa动/静比值017.781.614.6198.925.59118.466.690.630.048.311.6158.121.9471.452.381.546.228.140.6131.480.6839.220.852.564.216.120.2521.860.3425.520.403.573.212.320.1718.920.2621.030.294.591.210.670.1215.810.1717.250.193动力角度评估三狮水泥改良土填料可靠性结合上述试验与测试数据，借助临界动应力法对填料可靠性评估，详表5。基床表层A组粗颗粒填料临界动应力参考文献[12]选取。表5路基长期动力稳定性评估(v=120km/)kPa；列车产生动应力沿路基深度逐渐衰减，在基床表层与底层范围内衰减可达40%和80%；结合动静应力比可知，重载铁路运营期列车动力影响深度3.5~4.5m，大于基床设计
泥沙，因自重逐渐下沉，加上受潮汐、洋流及陆上河流所带来的砂、泥沉积影响，船体终被泥沙包埋，其上覆盖的淤积层厚度超过1米。
 “南海I号”船货以陶瓷器、铁器为主，铁器集中放置在甲板上，经800余年的腐蚀作用，铁器已 经矿化锈蚀成一整块紧密胶结的硬质凝结物覆盖在甲板上部，其下船舱内密密地码放着大量的陶瓷器，由于海水的浸泡腐蚀，保护陶瓷器的包装物大部分已经腐蚀，仅有少部分器物还残留有捆扎材料和包裹物腐烂后的痕迹（图一）。
 二、“南海I号”陶瓷器病害的几种成因 “南海I号”陶瓷器病害的产生和其所处的海洋环境密切相关，病害产生的主要影响因素有水文环境、地质环境和海洋生物等。
水文环境包括：海水盐度、海水温度、洋流及水涌等;地质环境包括:海岸地形和地貌、海底沉积类型、文物埋藏的方位等；海洋生物在陶瓷器表面的附着繁殖，是海洋环境埋藏陶瓷器特有的特征性病害之一。
 1.海流泥沙打磨 “南海I号”完全被海底淤泥包埋，是一个相对缓慢的过程，期间伴随海底洋流裹挟的泥沙对陶瓷表面的冲刷打磨，可对陶瓷器釉面造成磨蚀损伤。
 2.挤压、碰撞 “南海I号”船货的装载方式是铁器装载于甲 ,4^、， , ， 板上，船舱装载瓷器。
沉船在水下长期浸泡，甲板 图一瓷器表面残存的包装物痕迹（来源:自摄） 74文物世界sj2019.3 木材糟朽蛀蚀严重、强度下降，上部铁器塌落，对船舱内的陶瓷器造成挤压破坏（图二）；瓷器原包装有草、绳、竹篾之类的保护包装物，经海水浸泡，这些包装保护材料大多已经腐烂（图三），致使器  2 文物料觀 图二船舱内堆叠挤压在一起的瓷器 图三瓷器的包装物已经彻底腐烂 （来源:自摄） 积增大对器物的孔隙产生膨胀挤压，长期反复作 （来源:自摄） 用，会引起陶瓷器釉层剥离、胎体破裂 2 。
 物相互挤压产生破损。
 3.铁锈、泥沙侵蚀污染 船载铁器的锈蚀物、海底泥沙等长期浸润和包埋，锈蚀物、污泥会逐渐沁人釉层及胎体，特别是釉层开片、胎体孔隙率较大的器物，更容易被污染物侵润染色。
 三、“南海I号”出水陶瓷器主要病害1.陶、瓷器病害评估标准规范 中华人民共和国文物保护标准可移动文物病害评估技术规程WWW/T00562014、WWW/T00572014,对可移动陶质和瓷器类文物的病害评估内容、方法、病害类型和名称等进行了相关 4.生物污损附着 1 规定。
 海洋附着性生物（污损生物）如牡蛎、藤壶、石灰虫、苔藓虫、海鞘等，这类附着生物会附着于陶瓷器表面生长繁殖，还会将周围的泥沙一起包裹粘结在器物表面形成凝结物。
 5.海水浸润、盐分吸附 海水是富含电解质的溶液系统，海水中的溶质99.9%为海盐，这些可溶盐会通过陶瓷器微孔渗透进人陶瓷器内部。
当陶瓷器被打捞出水后，陶瓷器内部孔隙中的可溶盐，会因外部环境温湿度改变，发生结晶、潮解的交替变化，盐分结晶时体 “规程”将陶质和瓷器类文物病害按照活动性质类型划分为稳定病害、活动病害和可诱发病害，并将陶质文物病害名称进一步细分为17种，将瓷器类文物病害名称细分为12种。
 根据“不改变文物原状”与“小干预”的原则，该“技术规程”规定优先采用直接观察法对病害的种类进行识别和测量。
 2.“南海I号”出水陶瓷器主要病害的识别 “规程”所规定的十二种瓷器类文物病害，“南海I号”瓷器占十一种，仅有一种“伤彩”病害没有 图四磁灶窑陶罐残件表面的龟裂病害（来源:自摄） 图五绿釉瓶残件釉层剥落（来源:自摄） 文物世界sj2019.3 75  3 文物轉傑 出现，是因为“南海I号”瓷器均为单色釉。
“规程”所规定的十七种陶质文物病害，“南海I号”陶器至少占有九种常见病害，这些陶、瓷器病害，大部分为活动性或可诱发病害类型。
 (1)龟裂、剥落。
为发生于陶质文物的病害(图四、图五)。
厚度2.5m。(3)三狮水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作基床底层与底层以下路堤填料后，运营期重载铁路基路基动应力水平/kPa临界动应评估路路基实际动应力水平远小于相应位置填料临界深度/m轴重25轴重30力范围/kPa结果动应力，说明三狮水泥掺量5%和3%改良膨胀土用作0~0.658.12~98.9271.45~118.46257~380稳定0.6~2.521.86~58.1225.52~71.45148.8~233.1稳定2.5~4.515.81~21.8617.25~25.25142.5~249.7稳定由表5可知：蒙华重载铁路三荆段三狮水泥改良膨胀土路基动力稳定性满足要求，说明三狮水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作重载铁路基床底层与以下路基填料可靠性满足要求。4结论依托蒙华重载铁路三荆段三狮水泥改良膨胀土路基工程背景，结合室内试验、现场测试，对三狮水泥改良膨胀土临界动应力与其用作重载铁路路基填料的可靠性进行研究，主要结论如下。(1)三狮水泥掺量3%和5%改良膨胀土临界动应力分别为148.8~233.1kPa和145.6~249.7kPa，大于重塑素膨胀土临界动应力(21.6~34.9kPa)，前者平均值为后者6~7倍，说明膨胀土掺入三狮水泥动刚度改善显著；三狮水泥改良膨胀土临界动应力主要受围压影响，两者基本呈线性增长关系。(2)轴重21时速120~200km列车运行路面动应力幅值81.61~99.16kPa，时速120km轴重25~30列车运行路面动应力幅值98.92~118.46重载铁路基填料可靠性满足要求。重载铁路的路基动力问题相对复杂，三狮水泥改良土目前在重载铁路中应用案例较少，文中结合室内试验、现场测试进行了探究，整理出大量宝贵数据。考虑干湿循环(降雨环境)影响路基动力响应程度，后期可对该问题进一步分析。不是水灰比越低、硫酸盐离子进入水分蒸发区中的量越少，而是刚好达到一个平衡点，使得进入水分蒸发区内的硫酸根离子量少，水灰比为0.45时刚好是这样一个平衡点，蒸发区发生化学侵蚀破坏反而比水灰比为0.35和0.55的净浆的试件低。灯芯效应是半浸泡多孔材料内溶液的传输机理，是岩石等多孔材料发生盐结晶破坏的内在原因[1920]，同时也是影响混凝土蒸发区内化学反应的内在原因。为此，课题组另一项研究对半浸泡在硫酸盐溶液中的混凝土开展了灯芯效应传输过程的研究[30]，将水灰比为0.35、0.40、0.45、0.50和0.55的混凝土试件（同样是基准三狮水泥）半浸泡在5%硫酸钠溶液中，放置在密封稳定的环境中（可以忽略碳化作用），连续测试进入试件内部的硫酸根离子含量。试验结果发现，5组混凝土中也是水灰比为0.45的混凝土中硫酸根离子进入量少；经过90d浸泡后，只有水灰比为0.50和0.55两组混凝土水分蒸发区出现了剥落现象，而