硫酸鹽對(duì)混凝土耐久性的影響

1、硫酸鹽對(duì)混凝土耐久性的影響姓名：學(xué)號(hào)：內(nèi)容摘要混凝土硫酸鹽侵蝕，一直是混凝土耐久性研究中的重要組成部分，隨著西部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕的要求越來(lái)越迫切，雖然已經(jīng)有許多檢測(cè)方法、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和模型，但到目前為止我國(guó)還沒(méi)有一種方法能快速而真實(shí)的揭示混凝土硫酸侵蝕的機(jī)理。因此，對(duì)抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法進(jìn)行全面深入的研究就顯得非常迫切。本文簡(jiǎn)要介紹了對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕問(wèn)題的國(guó)內(nèi)外的研究背景與研究現(xiàn)狀，深入研究了硫酸鹽作用下混凝土的侵蝕機(jī)理以及影響因素，介紹了實(shí)驗(yàn)室研究硫酸鹽作用下混凝土耐久性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法以及防止或減輕混凝土硫酸鹽侵蝕的方法。關(guān)鍵詞：混凝土 硫酸鹽 耐久性 侵蝕機(jī)理 影響因素 實(shí)

2、驗(yàn)方法 防治措施ABSTRACTThe concrete sulfate attack, has always been an important part in the research of concrete durability. With the great development of Western China, the requirements of sulfate corrosion resistance of concrete is more and more urgent. Altho

3、ugh there have been many detection methods, evaluation criteria and model, but so far China hasnt found a method which can quickly and truly reveal the mechanism of sulfate attack on concrete. Therefore, sulfate resistance test method for comprehensive and in-depth rese

4、arch is very urgent. This paper briefly introduces the background and the status of the research at home and abroad of concrete sulfate attack, in-depth studies corrosion mechanism of concrete and influence factors under the action of the sulfate, introduces the experimental method of durability of

5、concrete under the action of sulfate and the methods of preventing or reducing the concrete sulfate attack.KEYWORDS：concrete sulfate durability erosion mechanism influence factors experimental method prevention and control measures目 錄（1） 研究背景（2） 研究現(xiàn)狀 1、國(guó)外研究現(xiàn)狀 2、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3、目前研究的不足之處 4、硫酸鹽侵蝕理論模型 5、研究存在的

6、問(wèn)題（3） 研究目的（4） 侵蝕機(jī)理 1、鈣礬石腐蝕（E鹽破壞） 2、石膏腐蝕（G 鹽破壞） 3、碳硫硅鈣石腐蝕 4、堿金屬硫酸鹽侵蝕 5、硫酸鎂對(duì)水化硅酸鈣的腐蝕（5） 影響因素 1、外部因素 2、內(nèi)部因素（6） 試驗(yàn)方法 1、三種細(xì)碎石混凝土試件在水中及過(guò)飽和硫酸鈉溶液中浸泡六個(gè)月內(nèi)的 主要性能的變化規(guī)律 2、干濕循環(huán)過(guò)程中三種混凝土的主要性能的變化過(guò)程與變化趨勢(shì)（7） 防治措施 1、合理選擇水泥品種 2、提高混凝土密實(shí)性 3、采用高壓蒸汽養(yǎng)護(hù) 4、增設(shè)必要的保護(hù)層 5、嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān) 6、酸鹽水泥中摻入耐腐蝕性外加劑研究背景 建筑結(jié)構(gòu)是建筑物的主要骨架，而結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)是建筑材料。建筑結(jié)

7、構(gòu)的不斷優(yōu)化和不斷發(fā)展導(dǎo)致建筑材料的更新和發(fā)展。水泥混凝土是近現(xiàn)代最廣泛使用的建筑材料，也是當(dāng)前最大宗的人造材料。與其他建筑材料相比，混凝土以其良好的綜合性能已成為樓宇、橋梁、大壩、公路和城市運(yùn)輸系統(tǒng)等現(xiàn)代化標(biāo)志的首選材料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界每年消耗的混凝土量不少于45億立方米，而且在21世紀(jì)能穩(wěn)定增長(zhǎng)。在人們的傳統(tǒng)觀念中總是認(rèn)為混凝土是耐久材料，忽視了混凝土耐久性的研究，在設(shè)計(jì)上產(chǎn)生了只重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)的思想，因此付出巨大的代價(jià)。然而由于混凝土長(zhǎng)期處于某種環(huán)境中，往往會(huì)造成不同程度的有害介質(zhì)的侵蝕，或是混凝土本身組成材料有害的物理化學(xué)作用，宏觀上會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、溶蝕、剝落、膨脹、疏松等導(dǎo)致強(qiáng)度下

8、降，嚴(yán)重影響構(gòu)造物的使用壽命，造成結(jié)構(gòu)破壞，巨大的經(jīng)濟(jì)損失，環(huán)境的污染甚至造成人員傷亡等。據(jù)相關(guān)報(bào)道，在一些國(guó)家和地區(qū)，混凝土的破壞已經(jīng)成為一個(gè)特別嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。據(jù)估計(jì)英國(guó)每年花費(fèi)在混凝土結(jié)構(gòu)上的維修費(fèi)大約為5億英鎊，美國(guó)每年花費(fèi)的修復(fù)費(fèi)己超過(guò)2500億美元，加拿大如果要全部更新已經(jīng)破壞的結(jié)構(gòu)，至少需花費(fèi)5000億美元。這種投入在世界大多數(shù)國(guó)家中普遍存在，已成為政府的一種財(cái)政負(fù)擔(dān)。更有甚者，部分結(jié)構(gòu)物因病害嚴(yán)重已無(wú)法修補(bǔ)和加固，必須拆除重建，其直接和間接損失之大是可想而知的。這一切都說(shuō)明，深入研究混凝土的腐蝕機(jī)理和新的防護(hù)方法是十分現(xiàn)實(shí)而迫切的?；炷恋哪途眯云茐闹饕ㄤ摻畹匿P蝕、混凝土的

9、碳化、凍融破壞、侵蝕性介質(zhì)的破壞和堿骨料反應(yīng)等?；炷亮蛩猁}侵蝕是危害性較大的一種侵蝕性介質(zhì)破壞，是影響混凝土耐久性的重要因素之一，也是影響因素最復(fù)雜、危害性最大的一種環(huán)境水侵蝕。沿海和內(nèi)陸鹽湖地區(qū)，尤其是在含酸性地下水以及高黏土土壤環(huán)境中大多含有硫酸鹽，混凝土本身也有可能帶有硫酸鹽，在各種條件下對(duì)混凝土產(chǎn)生侵蝕作用，使混凝土發(fā)生膨脹、開(kāi)裂、剝落等現(xiàn)象，喪失強(qiáng)度和粘性，使其內(nèi)部機(jī)構(gòu)發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致混凝土的耐久性降低。在我國(guó)沿海和內(nèi)陸鹽湖地區(qū)，天津、河北、山東、青海等地區(qū)存在大量鹽堿地區(qū)，近年來(lái)在我國(guó)公路、橋梁、水電、海港等工程以及建筑物基礎(chǔ)中均發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)物受硫酸鹽的問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致了

10、混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞，使得結(jié)構(gòu)還沒(méi)有達(dá)到其預(yù)期的設(shè)計(jì)使用壽命就過(guò)早地發(fā)生破壞，造成了嚴(yán)重的工程事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，混凝土硫酸鹽侵蝕問(wèn)題受到了廣大研究工作者的重視。圖1：普通混凝土在鹽湖環(huán)境下的破壞情況 美國(guó)、加拿大的很多地區(qū)也含有硫酸鹽土壤，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)諸多混凝土下水管、混凝土基礎(chǔ)、涵洞等的破壞情況。美國(guó)加利福尼亞洲南部廣大地區(qū)的土壤富含硫酸鹽，硫酸鹽往往以石膏形式存在。住宅的混凝土澆灌2到4年后，因受到硫酸鹽侵蝕表面粉化，砂漿脫落，骨料外露，還有脹裂和微小的裂縫。研究現(xiàn)狀1、 國(guó)外研究現(xiàn)狀（1）1892年，米哈埃利斯首次發(fā)現(xiàn)硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕作用，在侵蝕的混凝土中發(fā)現(xiàn)針狀晶體，并稱為“

11、水泥桿菌，實(shí)質(zhì)上就是鈣礬石。（2）1902年，前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)環(huán)境水侵蝕事例，此后各國(guó)相繼發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)受環(huán)境水侵蝕的事例。（3）1923年美國(guó)學(xué)者米勒開(kāi)始在硫酸鹽土壤中進(jìn)行混凝土的侵蝕實(shí)驗(yàn)。（4）美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)局、農(nóng)墾局，對(duì)混凝土處在含硫酸鹽的水中的破壞問(wèn)題，做了許多室內(nèi)室外實(shí)驗(yàn)，25年后得出：混凝土的密實(shí)性和不透水性對(duì)混凝土耐久性有重要意義。（5）Mehta在研究中指出，含硅粉的混凝土具有較好的抗硫酸鹽腐蝕性，但硫酸氨腐蝕性卻相反。2、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀（1）我國(guó)上世紀(jì)50年代開(kāi)展了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕研究，取得了很大進(jìn)步（2）鐵科院抗硫酸鹽腐蝕小組結(jié)合我國(guó)很多地區(qū)的硫酸鹽狀況，開(kāi)展了硫酸鹽寢室的室內(nèi)和室

12、外實(shí)驗(yàn)。（3）1981年，中國(guó)建筑材料研究院制定了抗硫酸鹽侵蝕的快速試驗(yàn)法（4）1986年，鐵道部在修訂了鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范中提到隨著環(huán)境的不同，混凝土的抗侵蝕標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)措施的變化（5）1991年,我國(guó)頒布了建筑房腐施工及驗(yàn)收規(guī)范,標(biāo)志著我國(guó)在抗硫酸鹽侵蝕應(yīng)用和研究相比過(guò)去有了很大進(jìn)步。3、 目前研究的不足之處（1） 對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕破壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)停留在表面，缺乏深入的全面的系統(tǒng)研究具體體現(xiàn)在以下方面：鈣礬石與石膏的形成條件、結(jié)晶速度，結(jié)晶數(shù)量與結(jié)晶壓力的關(guān)系；混凝土的工作條件與硫酸鹽侵蝕的類型、速度只是定性研究，缺乏定量的深入研究。（2） 我國(guó)的環(huán)境水侵蝕判定標(biāo)準(zhǔn)GB749-65

13、試驗(yàn)方法基本上沿用了前蘇聯(lián)1954年的標(biāo)準(zhǔn) CH249和H114-54，未能反映近年來(lái)硫酸鹽侵蝕研究方面的新進(jìn)展和新成果。（3） 缺乏對(duì)防治硫酸鹽侵蝕方法的研究。對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕破壞的機(jī)理認(rèn)識(shí)不夠，在處理和修補(bǔ)受硫酸鹽破壞的建筑物時(shí)，由于材料選取不當(dāng)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。（4） 沒(méi)有建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)定量研究侵蝕程度與影響因素之間的關(guān)系。4、硫酸鹽侵蝕理論模型（1）基于熱動(dòng)力學(xué)的硫酸鹽膨脹理論 加拿大渥太華大學(xué)的Ping 和Beaudoin（1992）基于熱動(dòng)力學(xué)提出了硫酸鹽膨脹理論。該理論認(rèn)為鈣礬石與水泥膠體之間的結(jié)晶化壓力是引起膨脹的主要因素，理論還認(rèn)為溫度也是引起膨脹量的一個(gè)因素，因?yàn)樗?/p>

14、能提高固體產(chǎn)物的結(jié)晶化壓力。（2） 熱動(dòng)力學(xué)平衡方程模擬硫酸鹽反應(yīng) 西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)的Casanova等利用熱動(dòng)力學(xué)平衡方程模擬硫酸鹽侵蝕反應(yīng)，該方法用球形幾何模型模擬硫酸鹽對(duì)混凝土的腐蝕程度。研究結(jié)果表明采用物理和化學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕程度進(jìn)行預(yù)測(cè)可以得到良好的效果。（3） 非飽和溶液中的數(shù)學(xué)模型加拿大魁北克拉瓦爾大學(xué)的Marchand（2002）在低濃度硫酸鈉溶液對(duì)混凝土耐久性的影響方面進(jìn)行了理論分析，并提出一個(gè)在非飽和溶液中的數(shù)學(xué)模型。此模型既考慮了離子和流體的擴(kuò)散，也考慮了固相的化學(xué)平衡。運(yùn)用這個(gè)數(shù)學(xué)模型可以分析不同水灰比、不同類型水泥、不同硫酸鹽濃度以及不同的潮濕度

15、對(duì)擴(kuò)散性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：暴露在低濃度的硫酸鈉溶液中，混凝土的微觀結(jié)構(gòu)將發(fā)生明顯的改變。硫酸鹽粒子在材料中的滲透不僅是鈣礬石和石膏生成的原因，而且也是氫氧化鈣分解，脫鈣的原因。模擬數(shù)據(jù)進(jìn)一步說(shuō)明了水灰比是控制混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)。5、 研究存在的問(wèn)題（1）如何量化微觀結(jié)構(gòu)變化對(duì)材料宏觀力學(xué)性能與微觀離子擴(kuò)散的影響。（2）混凝土硫酸鹽侵蝕引起的材料劣化問(wèn)題需要更多非加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)。（3）理論模型中對(duì)于表面裂縫內(nèi)離子的擴(kuò)散研究很缺乏，混凝土硫酸鹽侵蝕還需考慮多種離子耦合作用及干濕交替等不利環(huán)境的影響。（4）研究主要以實(shí)驗(yàn)手段為主，缺乏成熟可靠的理論模型。研究目的混凝土

16、結(jié)構(gòu)憑借著大量的優(yōu)點(diǎn)而成為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的首選形式，雖然新的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論和新型建筑材料的出現(xiàn)，將來(lái)還會(huì)產(chǎn)生許多新的結(jié)構(gòu)形式，但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍然是新世紀(jì)最常用的結(jié)構(gòu)形式之一。事實(shí)上，從混凝土應(yīng)用于土木工程至今的一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于各種各樣的原因提前失效，達(dá)不到預(yù)定的服役年限；這其中有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗力不足導(dǎo)致的，有的則是由于使用荷載的不利變化造成的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不足導(dǎo)致的；特別是沿海及近海地區(qū)的混凝上結(jié)構(gòu)，由于海洋環(huán)境對(duì)混凝土的侵蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使結(jié)構(gòu)發(fā)生早期損壞喪失了結(jié)構(gòu)的耐久性能，這己經(jīng)成為實(shí)際工程中的重要問(wèn)題。早期損壞的結(jié)構(gòu)需要花費(fèi)大量的財(cái)力

17、進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)，甚至造成停工停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。美國(guó)學(xué)者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要性，尤其是設(shè)計(jì)對(duì)耐久性問(wèn)題的重要性。例如設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)新建項(xiàng)目在鋼筋防護(hù)方面無(wú)謂地每節(jié)省1美元，就意味著當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施要多追加維修費(fèi)5美元，順筋開(kāi)裂時(shí)需多追加維修費(fèi)25美元，嚴(yán)重破壞時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)125美元。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題是一個(gè)十分重要也是迫切需要加以解決的問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究，一方面能對(duì)已有的建筑結(jié)構(gòu)物進(jìn)行科學(xué)的耐久性評(píng)定和剩余壽命預(yù)測(cè)，以選擇對(duì)其正確的處理方法:另一方面也可對(duì)新建工程項(xiàng)目進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)與研究，揭示影響結(jié)構(gòu)壽命的內(nèi)部與外部

18、因素，從而提高工程的設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，確保混凝土結(jié)構(gòu)服役期全過(guò)程的正常工作。耐久性研究既有服務(wù)于服役結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)意義，又有指導(dǎo)待建結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的重要作用，同時(shí)，對(duì)于豐富和發(fā)展鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度理論也具有一定的理論價(jià)值?？偠灾覀冃枰ㄟ^(guò)對(duì)硫酸鹽侵蝕混凝土的侵蝕機(jī)理的深入系統(tǒng)的研究，對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕破壞進(jìn)行明確定義明確界定侵蝕破壞的程度、范圍和危害性，對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕耐久性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且提出相應(yīng)的預(yù)防措施。侵蝕機(jī)理一、侵蝕機(jī)理硫酸鹽侵蝕過(guò)程中鈣礬石、石膏和鈣硅石的產(chǎn)生對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用,這是引起混凝土腐蝕破壞的主要原因。反應(yīng)生成的鹽類礦物可使硬化水泥石中CH和C-S-H

19、等組分溶出或分解，導(dǎo)致水泥石強(qiáng)度和粘結(jié)性能損失。圖2：硫酸鹽腐蝕機(jī)理1、 鈣礬石腐蝕（E鹽破壞） 鈣礬石（三硫型水化鋁酸鈣）是溶解度極小的鹽類礦物，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上結(jié)合了大量的結(jié)晶水（實(shí)際上的結(jié)晶水為30-32個(gè)），其體積約為原水化鋁酸鈣的2.5倍，使固相體積顯著增大，加之它在礦物形態(tài)上是針狀晶體，在原水化鋁酸鈣的固相表面成刺猬狀析出，放射狀向四方生長(zhǎng)，互相擠壓而產(chǎn)生極大的內(nèi)應(yīng)力，致使混凝土結(jié)構(gòu)物受到破壞。當(dāng)液相堿度低時(shí)，形成的鈣礬石往往為大的板條狀晶體，這種類型的鈣礬石一般不帶來(lái)有害的膨脹。當(dāng)液相堿度高時(shí)，如在純硅酸鹽水泥混凝土體系中，形成的鈣礬石一般為小的針狀或片狀，甚至呈凝膠狀，這類鈣礬石的

20、吸附能力強(qiáng)，可產(chǎn)生很大的吸水腫脹作用，形成極大的膨脹應(yīng)力。 水泥熟料礦物C3A的水化產(chǎn)物：水化鋁酸鈣（4CaO·Al2O3 ·19H2O）及水化單硫鋁酸鈣（3CaO·Al2O3 ·CaSO4·18H2O）都能與石膏發(fā)生反應(yīng)生成水化三硫鋁酸鈣（鈣礬石）： （4CaO·Al2O3 ·19H2O）+3CaSO4+14H2O（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）+ Ca(OH)2 （3CaO·Al2O3·CaSO4·18H2O+2CaSO4+14H2O（3CaO

21、·Al2O3 ·3CaSO4·32H2O）鈣礬石的溶解度很低，容易在溶液中析出，水化鋁酸鈣和水化單硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化為鈣礬石，其體積有大量增加。生成物的體積比反應(yīng)物大1.5 倍或更多，呈針狀結(jié)晶。其破壞特征是在表面出現(xiàn)幾條較粗大的裂縫。圖3：掃描電子顯微鏡下的鈣礬石2、 石膏腐蝕（G鹽破壞） 水泥石內(nèi)部形成的二水石膏體積增大1.24倍，使水泥石因內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而破壞，又稱G鹽破壞。研究表明：當(dāng)侵蝕SO42-濃度在1000毫克/升以下時(shí)，只有鈣礬石結(jié)晶形成；當(dāng)SO42-濃度逐步提高時(shí)，開(kāi)始平行地發(fā)生鈣礬石-石膏復(fù)合結(jié)晶，兩種結(jié)晶并存；當(dāng)SO42-濃度相當(dāng)大的范圍內(nèi)，石膏結(jié)晶侵

22、蝕只起從屬作用，只有在SO42-濃度非常高時(shí)，石膏結(jié)晶才起主導(dǎo)作用。 溶液中的硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)生成石膏。以硫酸鈉為例，發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)： Ca(OH)2+Na2SO4·10H2OCaSO4·2H2O+2NaOH+8H2O在流動(dòng)的水中，反應(yīng)可不斷進(jìn)行，直至Ca(OH)2被完全消耗；在不流動(dòng)的水中，隨著NaOH的聚集，可達(dá)到化學(xué)平衡，一部分SO3以石膏析出。Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為石膏，體積是原來(lái)的二倍多，從而對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用。（G鹽破壞和E鹽破壞小結(jié)：當(dāng)侵蝕溶液中SO42-的濃度1000mg/L 以下時(shí)，只有鈣礬石生成。當(dāng)溶液中SO

23、42-大于1000mg/L 時(shí)，若水泥石的毛細(xì)孔為飽和石灰溶液所填充，不僅會(huì)有鈣礬石生成，而且還會(huì)有石膏結(jié)晶析出。在SO42- 濃度相當(dāng)大的變化范圍內(nèi)，石膏結(jié)晶侵蝕只起從屬作用，只有在SO42-濃度非常高時(shí)，石膏結(jié)晶侵蝕才起主導(dǎo)作用。事實(shí)上，若混凝土處于干濕交替狀態(tài)，即使SO42- 的濃度不高，石膏結(jié)晶侵蝕也往往起著主導(dǎo)作用，因?yàn)樗终舭l(fā)使侵蝕溶液濃縮，從而導(dǎo)致石膏結(jié)晶的形成。）3、 碳硫硅鈣石腐蝕從目前國(guó)外研究情況看，形成碳硫硅鈣有兩種途徑:(1)由C-S-H直接反應(yīng)生成以上反應(yīng)生成的Ca(OH)2又可進(jìn)行碳化反應(yīng)：該反應(yīng)生成物CaCO3和H2O再參與前一層次的反應(yīng)，循環(huán)往復(fù)，不斷消耗水泥水

24、化產(chǎn)物中的C-S-H和由C3A、C4AF相水化產(chǎn)生的水化產(chǎn)物，并不斷完成由硅鈣礬石向碳硫硅鈣石。Gaze和Crammond 研究指出，只要體系中存在CO32-和SO42-離子，且孔溶液的PH值高于10.5，這種形成的碳硫硅鈣石晶體的反應(yīng)將不斷進(jìn)行。(2)由硅鈣礬石逐漸轉(zhuǎn)化而成這是由硅鈣礬石轉(zhuǎn)化為碳硫硅鈣石的過(guò)程。以上反應(yīng)生成的Ca(OH)2又可進(jìn)行碳化反應(yīng)：該反應(yīng)生成物CaCO3和H2O再參與前一層次的反應(yīng)，循環(huán)往復(fù)，不斷消耗水泥水化產(chǎn)物中的C-S-H和由C3A、C4AF相水化產(chǎn)生的水化產(chǎn)物，并不斷完成由硅鈣礬石向碳硫硅鈣石的轉(zhuǎn)化。其作用機(jī)理為混凝土受此類腐蝕后沒(méi)有明顯的體積膨脹現(xiàn)象，在腐蝕的

25、混凝土的孔隙和裂縫中充滿白色爛泥狀腐蝕產(chǎn)物，它們是碳硫硅鈣石與鈣礬石、石膏以及碳酸鈣等晶體的混合物。4、堿金屬硫酸鹽結(jié)晶型其作用機(jī)理為該反應(yīng)析出帶有結(jié)晶水的鹽類，產(chǎn)生極大的結(jié)晶壓力，造成破碎和分裂混凝土的破壞特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)物的一部分浸入鹽液中，另一部分暴露在干燥空氣中時(shí)，鹽液在毛細(xì)管抽吸作用下上升至液相線以上蒸發(fā)，然后，致使鹽液濃縮，則很容易引起混凝土強(qiáng)烈破壞。這種反應(yīng)生成的石膏晶體或鈣礬石晶體會(huì)引起混凝土體積膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。反應(yīng)將CH轉(zhuǎn)化成MH，降低了水泥石系統(tǒng)的堿度，破壞了C-S-H水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的條件，使C-S-H等水化產(chǎn)物分解，造成混凝土強(qiáng)度和粘結(jié)性的損失。其特點(diǎn)為嚴(yán)重的硫酸鎂侵蝕甚

26、至將混凝土變成完全沒(méi)有膠結(jié)性能的糊狀物。其微觀結(jié)構(gòu)通常是在混凝土表層形成雙層結(jié)構(gòu)，第一層為水鎂石，厚度為40-120µm ，第二層為石膏，厚度為20-70µm。5、MgSO4溶蝕-結(jié)晶型 MgSO4侵蝕是對(duì)混凝土侵蝕破壞性最大的一種，即使硅灰混凝土也難以抵抗MgSO4的侵蝕。其原因主要是SO42-和Mg2+均為侵蝕源，二者互相疊加，構(gòu)成嚴(yán)重的復(fù)合侵蝕。 需要注意的是，當(dāng)有鈣礬石存在時(shí)，不一定非要通過(guò)硅鈣石途徑轉(zhuǎn)化成碳硫硅鈣石，也可能通過(guò)C-S-H直接反應(yīng)形成碳硫硅鈣石。不論C-S-H直接反應(yīng)途徑，還是硅鈣礬石途徑，它們所需的反應(yīng)條件非常相似，結(jié)果都導(dǎo)致水泥石中C-S-H 的

27、分解和強(qiáng)度損失，所以這兩種形成碳硫硅鈣石的途徑可能同時(shí)進(jìn)行，它們相互補(bǔ)充并互為依賴混凝土受此類腐蝕后沒(méi)有明顯的體積膨脹現(xiàn)象，在腐蝕的混凝土的孔隙和裂縫中充滿白色爛泥狀腐蝕產(chǎn)物，它們是碳硫硅鈣石與鈣礬石、石膏以及碳酸鈣等晶體的混合物。2、 影響因素圖4：影響混凝土硫酸鹽侵蝕的因素1、外部因素（1）硫酸根離子濃度ACI(美國(guó)混凝土協(xié)會(huì))按硫酸根離子濃度把硫酸鹽溶液分為四個(gè)等級(jí):0150ppm、150ppm1500ppm、1500ppm10000ppm、>10000ppm,它們分別對(duì)應(yīng)為輕微、中等、嚴(yán)重、很嚴(yán)重的侵蝕。溶液的濃度不同會(huì)導(dǎo)致混凝土的硫酸鹽侵蝕機(jī)理不同.Biczok認(rèn)為濃度的不同導(dǎo)

28、致生成的主要產(chǎn)物也不同: 低濃度硫酸鹽溶液與含C3A的水泥主要生成鈣礬石, 高濃度的硫酸鹽溶液與低含量C3A主要生成石膏,含量介于兩者之間時(shí)主要產(chǎn)物是石膏和鈣礬石。在硫酸鈉環(huán)境下,SO42-<1000ppm,主要產(chǎn)物是鈣礬石,SO42->8000ppm,主要產(chǎn)物是石膏,濃度處于中間便兩者均有。在硫酸鎂環(huán)境下,SO42-<4000ppm,主要產(chǎn)物是鈣礬石, SO42->7500ppm,主要產(chǎn)物是石膏, 濃度介于兩者之間便兩者都有。在1991年我國(guó)頒布了“建筑防腐施工及驗(yàn)收規(guī)范” (GB50212 - 91) ,在這一規(guī)范中列出了硫酸鹽的侵蝕標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)水中SO42-含量大于4

29、000mg/L為強(qiáng)腐蝕,1000mg/L4000 mg/L為中等腐蝕,250mg/L1000mg/L為弱腐蝕 。除硫酸鹽濃度之外,混凝土被侵蝕的速度還取決于與水泥反應(yīng)失去的硫酸鹽可以補(bǔ)充的速度。（2）鎂離子濃度Mg2+的存在會(huì)加重SO42-對(duì)混凝土的侵蝕作用,因?yàn)樯傻腗g(OH)2的溶解度很小, 反應(yīng)可以完全進(jìn)行下去,所以在一定條件下硫酸鎂的侵蝕作用比其他硫酸鹽侵蝕更加激烈。Mg(OH)2與硅膠體之間還可能進(jìn)一步反應(yīng),也可引起破壞,主要是因?yàn)闅溲趸}轉(zhuǎn)變?yōu)槭喟橛行纬刹蝗艿牡蛪A氫氧化鎂,導(dǎo)致C-S-H穩(wěn)定性下降并且也易受到硫酸鹽侵蝕。在硫酸鎂溶液中,砂漿一直以增加的速率膨脹?？箟簭?qiáng)度的減少,

30、在硫酸鎂環(huán)境要遠(yuǎn)大于硫酸鈉環(huán)境。但如果溶液中SO42-濃度很低, 而Mg2+的濃度很高的話,則鎂鹽侵蝕滯緩甚至完全停止,這是因?yàn)镸g(OH)2的溶解度很低,隨反應(yīng)的進(jìn)行,它將淤塞于水泥石的孔隙顯著地阻止Mg2+向水泥石內(nèi)部擴(kuò)散。（3）氯離子濃度 當(dāng)侵蝕溶液中SO42-和Cl-共存時(shí), Cl-的存在顯著緩解硫酸鹽侵蝕破壞的程度和速度。這是由于Cl-的滲透速度大于SO42-。在SO42-、Cl-共存時(shí),對(duì)于表面的混凝土,水泥石中的水化鋁酸鈣先與SO42-反應(yīng)生成鈣礬石,當(dāng)SO42-耗盡后才與Cl-反應(yīng)。而對(duì)于內(nèi)部的混凝土,由于Cl-的滲透速度大于SO42-,因此Cl-先行滲入并與OH -置換,反應(yīng)

31、方程式為: Ca(OH)2+2Cl- =CaCl2+ 2OH-當(dāng)Cl-濃度相當(dāng)高時(shí),Cl-還可與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成三氯鋁酸鈣: 3CaO·Al2O3·6H2O+3CaCl2+25H2O=3CaO·Al2O3·3CaCl2·3H2O由于水化鋁酸鈣的減少, 使鈣礬石結(jié)晶數(shù)量減少, 從而減輕硫酸鹽侵蝕破壞的程度。（4）環(huán)境pH值國(guó)外的Mehta和Brown提出,ASTM(美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)所建議的將試塊浸泡并不能真實(shí)的代表現(xiàn)場(chǎng)情況,因?yàn)樵诮葸^(guò)程中,混凝土中的堿不斷地析出,使溶液的pH值很快的由7上升到12左右,而且SO42-濃度也隨著浸泡而降低

32、,一般說(shuō)來(lái),連續(xù)浸泡的試驗(yàn)室試塊與現(xiàn)場(chǎng)暴露的試塊相比,具有較強(qiáng)的抗侵蝕性能,這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)暴露的試塊往往處于恒定濃度和pH值的硫酸鹽侵蝕之中,并且受環(huán)境條件地影響如干濕循環(huán)等,而這些恰恰是加速侵蝕的條件。Mehta曾提出了一種新的試驗(yàn)方法, 即不斷地加入H2SO4使Na2SO4溶液的pH值始終保持同一水平(約為6.2), 發(fā)現(xiàn)不含C3A的水泥的抗侵蝕性與含C3A水泥的一樣差,用X射線衍射發(fā)現(xiàn)了大量的石膏的存在,表明將pH值控制在酸性范圍內(nèi),使侵蝕機(jī)理轉(zhuǎn)向石膏侵蝕型破壞,Mehta認(rèn)為此種試驗(yàn)方法是可行而有效的。Brown采用了類似的試驗(yàn)方法來(lái)研究侵蝕過(guò)程中控制pH值的影響,試驗(yàn)采用了三種pH值(

33、6.0、10.0和11.5)和不控制pH值的影響,進(jìn)行連續(xù)浸泡試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)隨著pH值的降低,混凝土的抗侵蝕性能(以砂漿試塊的線性膨脹和立方體抗壓強(qiáng)度的降低表示)下降,但與pH值沒(méi)有明顯的相關(guān)性。此種試驗(yàn)雖然沒(méi)有被廣泛重復(fù)使用,但其所提供的研究結(jié)果卻讓我們認(rèn)識(shí)到在研究硫酸鹽侵蝕時(shí),應(yīng)該考慮到溶液中pH值的影響,因?yàn)檫@更接近于實(shí)際情況。過(guò)去很多年以來(lái)關(guān)于硫酸鹽侵蝕的研究大多沒(méi)有對(duì)侵蝕溶液的pH值給予足夠的重視,席躍忠等認(rèn)為這種做法有礙于正確理解硫酸鹽侵蝕機(jī)理和制定正確可靠的試驗(yàn)方法。他們的研究表明,隨著侵蝕溶液pH值的下降,侵蝕反應(yīng)不斷變化,當(dāng)侵蝕溶液的pH為1212.5時(shí),Ca(OH)2和水化鋁酸

34、鈣溶解,鈣礬石析出；當(dāng)pH=11.610.6時(shí),二水石膏析出,pH低于10.6時(shí)鈣礬石不再穩(wěn)定而開(kāi)始分解。與此同時(shí),當(dāng)pH小于12.5時(shí),C-S-H凝膠將發(fā)生溶解再結(jié)晶,其鈣硅比逐漸下降,由pH值為12.5時(shí)的2.12下降到pH為8.8時(shí)的0.5,水化產(chǎn)物的溶解過(guò)飽和再結(jié)晶過(guò)程不斷進(jìn)行,引起混凝土的孔隙率、彈性模量、強(qiáng)度和粘結(jié)力的變化。他們認(rèn)為, 對(duì)pH值小于8.8的酸雨和城市污水,即使摻用超塑化劑和活性摻合料也難以避免混凝土遭受侵蝕。（5）干濕交替和凍融循環(huán)的影響RobertD1Cody等通過(guò)試驗(yàn)研究比較了硫酸鈉溶液中經(jīng)歷連續(xù)浸泡、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)的條件下混凝土的膨脹量,結(jié)果表明干濕循環(huán)中

35、的最大,凍融循環(huán)中的次之,連續(xù)浸泡中的最小。（6）應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于在有應(yīng)力的狀態(tài)下的硫酸鹽侵蝕是常見(jiàn)的,所以應(yīng)力對(duì)硫酸鹽侵蝕的影響很值得重視。在SO42-濃度高達(dá)80000mg/L時(shí),在有應(yīng)力的狀態(tài)下,干濕循環(huán),受彎和受壓抗侵系數(shù)均隨應(yīng)力的提高而有規(guī)律的遞降,應(yīng)力越大下降越多,且對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響大于對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。在SO42-濃度在10000mg/L30000mg/L時(shí),應(yīng)力對(duì)于硫酸鹽侵蝕沒(méi)有產(chǎn)生加劇破壞的作用。在低應(yīng)力狀態(tài)下(1000 mg/L以下) 也不會(huì)對(duì)硫酸鹽侵蝕產(chǎn)生加劇作用。2、內(nèi)部因素（1）水泥類型對(duì)硅酸鹽系水泥來(lái)說(shuō),C3A、C3S、C2S、C4AF各種組分的含量對(duì)混凝土的硫酸鹽侵蝕

36、有很大的影響。其中C3A、C3S是兩個(gè)重要指標(biāo),C3S含量高,生成過(guò)多的氫氧化鈣,易于受硫酸鹽侵蝕生成石膏,導(dǎo)致混凝土在硫酸鹽環(huán)境下的過(guò)早破壞。C3A含量高,易于生成過(guò)多的膨脹性產(chǎn)物鈣礬石,導(dǎo)致膨脹破壞。水泥中C3A含量不大于5.5%時(shí),具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能,C3A不大于8%的水泥可用于中等硫酸鹽侵蝕環(huán)境中,所以可以看出沒(méi)有這兩種成分的硫鋁酸鹽水泥將有較好的抗硫酸鹽侵蝕性能。我國(guó)有兩種抗硫酸鹽硅酸鹽水泥, 一是C3A的含量小于5%, C3S的含量小于55%,為中抗硫酸鹽水泥；二是C3A的含量小于3%,C3S的含量小于50%,為高抗硫酸鹽水泥。美國(guó)的抗硫酸鹽水泥只有一種,C3A的含量小于5

37、%。（2）配合比、密實(shí)度混凝土的質(zhì)量特別是低滲透率是抗硫酸鹽腐蝕的最好的防護(hù),這就要求混凝土有好的密實(shí)度,這與混凝土的水泥用量,水灰比,外摻料,及混凝土養(yǎng)護(hù)有關(guān)。水泥用量由于可以減少膨脹和增加混凝土強(qiáng)度,水泥用量增加,可以增加混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能。美國(guó)墾務(wù)局規(guī)定,暴露在嚴(yán)重硫酸鹽侵蝕環(huán)境中的混凝土的最小水泥用量不得小于245kg/m3 。水泥用量多時(shí)可以減少混凝土空隙,降低透水性,可以減少滲入混凝土中硫酸鹽離子的數(shù)量。（3）水灰比水灰比影響水泥漿體的致密程度,水膠比越高,水泥漿體致密性越差,混凝土空隙多使硫酸鹽離子滲透較快。所以對(duì)于硫酸鹽侵蝕,水灰比大的混凝土其膨脹也大。ACI318-83規(guī)

38、定,在嚴(yán)重的硫酸鹽環(huán)境中,水泥的水灰比不得大于0.45, 在非常嚴(yán)重的硫酸鹽環(huán)境中,水泥的并摻加火山灰質(zhì)混合材混凝土水灰比不得大于0.5。石明霞，謝友均，劉寶舉等人對(duì)水泥一粉煤灰復(fù)合膠凝材料抗硫酸鹽結(jié)晶侵蝕性進(jìn)行了研究，分析比較了水膠比對(duì)抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕性能的影響。在原材料選定的條件下，水膠比既是影響膠砂或混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)程度和強(qiáng)度的主要因素，同時(shí)也是影響膠砂或混凝土耐蝕性能的主要參數(shù)。水膠比大，硬化漿體的孔隙率高，漿體中就有更多的大孔和連通性良好的毛細(xì)孔，這有助于SO42-離子擴(kuò)散、滲透到水泥右內(nèi)，從而促進(jìn)了孔隙內(nèi)的鹽在干濕循環(huán)條件下結(jié)晶，使膠砂內(nèi)部的孔隙得到填充，結(jié)構(gòu)逐漸致密，因而相對(duì)抗

39、折強(qiáng)度提高；但隨著循環(huán)次數(shù)的不斷增加，膨脹性產(chǎn)物不斷生成，膨脹應(yīng)力增大，孔結(jié)構(gòu)遭受破壞，膠砂試件內(nèi)部開(kāi)始出現(xiàn)微裂縫，相對(duì)抗折強(qiáng)度又開(kāi)始下降。硫酸鹽濃度越大，初始滲入的離子數(shù)量越多，生成的結(jié)晶產(chǎn)物相應(yīng)增加，它們填充了孔隙并使結(jié)構(gòu)更密實(shí)，因而相對(duì)抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較大；隨著循環(huán)次數(shù)的增加，過(guò)多的結(jié)晶產(chǎn)物造成較大的膨脹應(yīng)力，因而其相對(duì)抗折強(qiáng)度下降幅度也增大。水膠比較小時(shí)，雖然循環(huán)初期的相對(duì)抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)較小，但循環(huán)后期的降低也同樣較小因此，從長(zhǎng)期性能來(lái)看，水膠比的降低有利于提高膠砂抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕的能力。（4）摻合料種類及其摻量粉煤灰、礦渣、硅灰活性摻合料的合理?yè)饺雽?duì)混凝土抗硫酸鹽性能有很好的提高。

40、含粉煤灰等礦物的混凝土可具有良好的抗硫酸鹽侵蝕能力，因?yàn)檫@時(shí)不但混凝土中的孔結(jié)構(gòu)變細(xì)且不連通，硫酸根離子難以滲透，而且水化產(chǎn)物中氫氧化鈣的數(shù)量減少。石明霞，謝友均，劉寶舉等人采用對(duì)膠砂試件進(jìn)行干濕循環(huán)的試驗(yàn)方法，來(lái)檢測(cè)粉煤灰摻量、粉煤灰細(xì)度及粉煤灰與硅灰復(fù)摻對(duì)水泥一粉煤灰復(fù)合膠凝材料抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕性能的影響。在硫酸鹽溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)時(shí)，未摻粉煤灰的純水泥膠砂試件，其相對(duì)抗折強(qiáng)度的變化約在±10范圍內(nèi)，且隨著SO42-濃度的增大，變化幅度加大；對(duì)粉煤灰摻量為1545的各組，其相對(duì)抗折強(qiáng)度早期增長(zhǎng)幅度在25以下。在60次循環(huán)時(shí)，各組試件相對(duì)抗折強(qiáng)度值均在85以上。且隨著SO42-

41、濃度的增大和粉煤灰摻量的增加，膠砂試件相對(duì)抗折強(qiáng)度的降低幅度均基本增大。試驗(yàn)結(jié)果表明，由粉煤灰取代1545水泥而配制的水泥粉煤灰膠砂試件，均具有較好的抵抗硫酸鹽結(jié)晶嘭脹侵蝕的能力。從理論上說(shuō)，粉煤灰摻量的增大應(yīng)該提高膠砂試件抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕性能，但本文的試驗(yàn)結(jié)果似乎并不能說(shuō)明這一點(diǎn)。其原因也許是：摻粉煤灰水泥膠砂試件的早期強(qiáng)度較低，特別是粉煤灰摻量較大時(shí)，膠砂試件早期強(qiáng)度下降較大，且開(kāi)始干濕循環(huán)時(shí)膠砂試件的養(yǎng)護(hù)齡期僅為14d同時(shí)，也許是試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)不夠多，以致粉煤灰的火山灰效應(yīng)未能完全發(fā)揮出來(lái)。若繼續(xù)增加循環(huán)次數(shù)，則粉煤灰摻量變化對(duì)膠砂試件相對(duì)抗折強(qiáng)度的影響規(guī)律將更加明顯。但是大摻量粉煤灰

42、混凝土在干濕交界處由于鹽結(jié)晶作用更容易產(chǎn)生表面剝蝕。粉煤灰細(xì)度的提高有利于改善水泥粉煤灰膠砂試件的抗侵蝕性能，這當(dāng)中的原因可能是：在相同水膠比條件下，粉煤灰細(xì)度的增加有利于提高硬化漿體結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。隨著齡期的增長(zhǎng)，硬化漿體中毛細(xì)孔數(shù)量降低，孔徑細(xì)化，滲透性降低，鹽溶液難以進(jìn)入，從而使相對(duì)抗折強(qiáng)度無(wú)明顯下降，增強(qiáng)了膠砂試件抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕的能力。粉煤灰與硅灰的復(fù)摻，對(duì)摻合料的火山灰活性以及復(fù)合膠凝材料的密實(shí)填充性能等方面能起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用，能進(jìn)一步細(xì)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，增加混凝土的密實(shí)性。硅灰的摻入，使在減少氫氧化鈣的同時(shí)，增加了水化硅酸鈣的數(shù)量。另外，硅灰的密實(shí)填充效應(yīng)也使膠砂試件內(nèi)部的孔

43、徑更加細(xì)小，連通孔的數(shù)量也減少，這使有害離子的擴(kuò)散路徑加長(zhǎng)，離子難以滲透，在干濕循環(huán)條件下，鹽的結(jié)晶機(jī)率下降，從而相對(duì)抗折強(qiáng)度的變化較平緩。因此，在總的膠凝材料含量不變的情況下，少量硅灰與粉煤灰復(fù)摻比單摻粉煤灰更能進(jìn)一步提高水泥粉煤灰復(fù)合膠凝材料的抗硫酸鹽結(jié)晶膨脹侵蝕能力。礦渣具有較高的潛在活性，是一種優(yōu)良的混凝土摻和料和水泥混合材料。礦渣混凝土可以廣泛的應(yīng)用于水工工程，這是因?yàn)榕c普通混凝土相比礦渣混凝土有較低的滲透性。礦渣混凝土的滲透性還隨礦渣摻量的增加而下降，這是因?yàn)閾饺氲牡V渣與水泥水化釋放出的氫氧化鈣和堿反應(yīng)，進(jìn)而改變了水泥漿體的孔結(jié)構(gòu)，而滲透性只要取決于混凝土中的孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布。一般

44、認(rèn)為，礦渣的摻入能使混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能得到一定的改善。摻入50%的礦渣則可使普通混凝土的抗硫酸侵蝕性能與硫酸鹽水泥相同。礦渣中的Al2O3含量一般比普通水泥中的Al2O3含量低一半，因此，礦渣的加入有助于降低混凝土中的Al2O3含量。礦渣的加入還降低了氫氧化鈣的含量，這有助于減小硫酸鹽侵蝕時(shí)膨脹產(chǎn)物的形成。另外，礦渣混凝土的滲透性較低，這也是礦渣混凝土具有較好的抗硫酸鹽侵蝕能力的重要因素。試驗(yàn)方法 該實(shí)驗(yàn)包括兩節(jié)。第一節(jié)實(shí)驗(yàn)主要分析三種細(xì)碎石混凝土試件在水中及過(guò)飽和硫酸鈉溶液中浸泡六個(gè)月內(nèi)的主要性能的變化規(guī)律。第二節(jié)將從干濕循環(huán)過(guò)程中三種混凝土的主要性能的變化過(guò)程與變化趨勢(shì)來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題

45、。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)碎石棱柱體混凝土試件對(duì)硫酸鹽侵蝕破壞比砂漿試件和立方體混凝土試件敏感，因此本試驗(yàn)選用40mm×40mm×160mm的細(xì)碎石混凝土試件。另由于提高水灰比能增加試件的滲透性，使得侵蝕溶液更容易進(jìn)入試件內(nèi)部，從而加速侵蝕速度，但當(dāng)水灰比大于0.6時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性會(huì)嚴(yán)重降低，為了在不影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性的情況下，盡量縮短實(shí)驗(yàn)周期，本試驗(yàn)采用的水灰比為0.55。以普通細(xì)碎石棱柱體混凝土試件配合比為基準(zhǔn)（普通細(xì)碎石棱柱體混凝土試件的配合比如表1所示），摻粉煤灰、硅灰的混凝土試件的制作分別按粉煤灰摻35%、硅灰10%來(lái)等量取代水泥用量，其配合比如表所示。表1：普通細(xì)碎石棱

46、柱體混凝土試件的配合比表2：摻粉煤灰混凝土試件配合比表3：摻硅灰混凝土試件配合比由于試驗(yàn)中制作的大部分為摻有礦物摻和料的細(xì)碎石混凝土試件，此類試件的水化速度較慢，為了盡可能避免爭(zhēng)議，試驗(yàn)采用的預(yù)養(yǎng)方式為在21水中養(yǎng)護(hù)28天。后期養(yǎng)護(hù)采用室溫下水中養(yǎng)護(hù)、硫酸鈉溶液中養(yǎng)護(hù)（侵蝕溶液選用濃度為25%過(guò)飽和硫酸鈉溶液(20士3時(shí)硫酸鈉溶解度約為20士3% )，15天更新一次溶液，以使侵蝕反應(yīng)能夠在較穩(wěn)定的濃度下持續(xù)進(jìn)行）以及干濕循環(huán)（試件室溫在過(guò)飽和硫酸鈉溶液(或水)中浸泡16小時(shí)，取出晾干1小時(shí)，放入80烘箱中烘干6小時(shí)，冷卻1小時(shí)為一個(gè)循環(huán)，共計(jì)24小時(shí)）三種養(yǎng)護(hù)方式。實(shí)驗(yàn)將檢測(cè)試件的抗折強(qiáng)度、抗

47、壓強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度。每次測(cè)試一系列試件，得出各試件的強(qiáng)度后，計(jì)算出各組試件的抗折抗蝕系數(shù)K、抗壓抗蝕系數(shù)R： 其中fs，CS分別為在侵蝕溶液中浸泡到規(guī)定齡期或干濕循環(huán)規(guī)定次數(shù)的膠砂試件的抗折、抗壓強(qiáng)度；fw, Cw為同齡期淡水中試件的膠砂試件的抗折、抗壓強(qiáng)度。1、 三種細(xì)碎石混凝土試件在水中及過(guò)飽和硫酸鈉溶液中浸泡六個(gè)月內(nèi)的主要性能的變化規(guī)律（1） 普通混凝土試件浸泡6個(gè)月內(nèi)主要性能變化規(guī)律做為未摻任何外加劑與礦物摻和料的普通硅酸鹽水泥混凝土，其檢測(cè)結(jié)果不僅能反映此類混凝土在硫酸鹽長(zhǎng)期浸泡下的主要性能變化規(guī)律，還能為其它類型混凝土的侵蝕結(jié)果提供參照作用。浸泡于硫酸鈉溶液中的試件，其抗折與抗壓

48、強(qiáng)度經(jīng)過(guò)2個(gè)月的增長(zhǎng)后，均開(kāi)始衰減，而浸泡于水中試件的3種強(qiáng)度在6個(gè)月內(nèi)均為持續(xù)、緩慢增長(zhǎng)。即從強(qiáng)度變化圖上可以很明顯的看出混凝土受到破壞的時(shí)間以及破壞的程度。但由于實(shí)際工程的不同，對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求也不同。因此，無(wú)法將單一強(qiáng)度做為衡量混凝土抗硫酸鹽侵蝕的標(biāo)準(zhǔn)。即無(wú)法確定一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，用來(lái)衡量受到侵蝕的混凝土是否己經(jīng)破壞。同樣可以看出，抗折與抗壓抗蝕系數(shù)的變化趨勢(shì)基本相似，在硫酸鹽侵蝕初期，受侵蝕的試件強(qiáng)度有一定的增長(zhǎng)，其抗蝕系數(shù)也隨之有緩慢的上升趨勢(shì)，這可能是由于硫酸鹽侵蝕形成的鈣礬石與石膏填充于混凝土的孔隙中，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力還未達(dá)到混凝土的抗拉極限而破壞混凝土，反而使混凝土變得更加致

49、密。2個(gè)月后鈣礬石與石膏的形成積累到一定的數(shù)量，試件開(kāi)始破壞，抗蝕系數(shù)呈下降趨勢(shì)。（2） 粉煤灰混凝土試件浸泡6個(gè)月內(nèi)主要性能變化規(guī)律可以看出，摻加了粉煤灰的混凝土，在經(jīng)過(guò)了硫酸鈉溶液6個(gè)月浸泡后，其強(qiáng)度在6個(gè)月內(nèi)都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且溶液中強(qiáng)度都較水中強(qiáng)度大，證明了粉煤灰混凝土有較好的抗硫酸鹽侵蝕性能。由圖可以看出，粉煤灰混凝土在浸泡6個(gè)月內(nèi)，其各種抗蝕系數(shù)始終在1.00以上，且后期還沒(méi)有下降的趨勢(shì)。由此可推出兩種可能，即：（1）粉煤灰能完全改變混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，使混凝土的抗蝕系數(shù)始終在1.00以上，并保持一個(gè)平穩(wěn)的發(fā)展趨勢(shì)。（2）浸泡的時(shí)間太短，由硫酸鹽侵蝕引起的試件結(jié)構(gòu)破壞不足以導(dǎo)致其

50、強(qiáng)度降低。（3） 硅灰混凝土試件浸泡6個(gè)月內(nèi)主要性能變化規(guī)律硅灰也叫硅微粉，其作為礦物摻合料加入混凝土中，對(duì)混凝土的性能會(huì)產(chǎn)生多方面的良好效果。可以看出，在6個(gè)月之內(nèi)，浸泡于侵蝕溶液中各種試件的強(qiáng)度均略小于養(yǎng)護(hù)于水中的試件，但強(qiáng)度增長(zhǎng)的趨勢(shì)，速度都基本相同。甚至在后期浸泡于溶液中試件的強(qiáng)度增長(zhǎng)反而比水中試件增長(zhǎng)更快。也可以看出，6個(gè)月內(nèi)，二種抗蝕系數(shù)均處于0.90-1.05之間，且在后期有緩慢升高的趨勢(shì)?？梢猿醪降玫浇Y(jié)論：硅灰可以提高混凝土的抗壓、抗折等性能。2、干濕循環(huán)過(guò)程中三種混凝土的主要性能的變化過(guò)程與變化趨勢(shì)（1）普通混凝土試件干濕循環(huán)60次后主要性能變化規(guī)律養(yǎng)護(hù)溶液為硫酸鈉溶液的普通

51、混凝土試件，其抗折強(qiáng)度在經(jīng)40次循環(huán)后，急劇下降，由9.86下降到4.75，下降了52%；其抗折抗蝕系數(shù)也由1.19降為第6個(gè)月的0.61，下降了49%。試件的抗壓強(qiáng)度也從第40次開(kāi)始下降，但從第50次開(kāi)始，衰減速度急劇增加，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后，其抗壓強(qiáng)度由30.57下降到14.08，下降了54%。其抗壓抗蝕系數(shù)由第50次的1.07降為第6個(gè)月的0.36，下降了66%。由此可見(jiàn)，在干濕循環(huán)過(guò)程中的混凝土試件比長(zhǎng)期浸泡的混凝土試件，強(qiáng)度的衰減速度要大得多，可以認(rèn)為是由于干濕變化引起的結(jié)晶壓力與硫酸鹽侵蝕作用的共同結(jié)果。（2） 粉煤灰混凝土試件干濕循環(huán)60次后主要性能變化規(guī)律 可以看出，粉煤灰混凝土試件在完全破壞之前，其強(qiáng)度值一直都大于水中養(yǎng)護(hù)試件的數(shù)值，因此也證明了這種混凝土較好的抗硫酸鹽侵蝕能力。可看出，在40次循環(huán)以內(nèi)，試件的抗蝕系數(shù)變化非常平緩，但其后突然衰減，其抗折抗蝕系數(shù)從第50次的1.03下降