抗硫酸鹽腐蝕型混凝土

1、混凝土硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕 8混凝土抗硫酸鹽侵蝕爭辯作者4層。paper introducesthemechanismandclassificationoferosionof concrete sulfate and influence factors of concrete sulfate attack.5 methodsfortheinspectionofsulfateattackconcretearedescribed:ExpresswetcyclingmethodI;DrywetcyclingmethodII;Chlorideion penetration test.4 impr

2、ovement methods are proposed:Reasonableselection of varieties of cement and admixture;Improve the density ofconcrete;High pressure steam curing;Add the necessary protective layer.關(guān)鍵詞：硫酸鹽侵蝕 混凝土改善方法 影響因素Key word： Sulfate attackConcreteImprovement methodfactors一、爭辯背景生了大量的腐蝕性的物質(zhì)，給混凝土構(gòu)造的使用壽命帶來了嚴峻的考驗。在 19

3、87 年美國國家材料參謀委員會的報告中，或許有 25.3 萬座混凝土橋面板消滅3.5國腐蝕調(diào)査報告202250001991P.K Mehta凝土破壞的緣由，按重要性遞降挨次排列是：鋼筋銹蝕、嚴寒氣候下的凍害、腐蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用?！逼渲械谌齻€緣由主要是由硫酸鹽侵蝕引起。硫酸鹽在我國分布廣泛，主要存在于鹽漬土、地下水以及空氣中。全國約有 3693 萬公頃鹽饋土，4.88%。隨著各種特別構(gòu)造和高層構(gòu)造的快速進展，對根底的要求也越來越嚴格，樁根底己成為當(dāng)前各類建筑構(gòu)造的的常用根底類型?；炷翗斗譃轭A(yù)制樁和灌注樁，與混凝土預(yù)制樁相比，混凝土灌注樁具有如下幾個特點：適用性好，現(xiàn)場施工，樁7%。由于上述

4、幾個特點，灌注樁己經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的根底形式之一。在土木工程中除了混凝土灌注柱以外，險道、地鐵、橋梁等地下工程也面臨著路、大路、市政等大量土木工程的需要。的安全問題。通過對拌混凝土進展抗硫酸鹽侵蝕試驗，承受長期浸泡的試驗方法，更加直觀的表現(xiàn)灌注樁與外界環(huán)境接觸的實際狀況。三、混凝土硫酸鹽侵蝕破壞的機理及類型混凝土硫酸鹽侵蝕破壞的實質(zhì)，是環(huán)境水中的 SO 2-進入混凝土內(nèi)部，與水泥中4Ca(OH) 發(fā)生反響生成難溶性物質(zhì)，這些難溶性物質(zhì)產(chǎn)生體積膨，從而使混凝土2構(gòu)造產(chǎn)生破壞?；炷亮蛩猁}侵蝕可以分為兩大類:物理性侵蝕和化學(xué)性侵蝕?；炷了猁}物理性侵蝕，實際上是混凝土在潮濕狀態(tài)下，通過毛細作用吸進

5、各種可溶性溶液，在枯燥條件下經(jīng)蒸發(fā)、濃縮而結(jié)晶。混凝土中的 NaSO 和 MgSO 從244NaSO10HOMgSO7HO4-524242產(chǎn)生的膨脹壓力超過混凝土的抗拉強度時，就引發(fā)混凝土的開裂與破壞，這種破壞通常發(fā)生在干濕循環(huán)區(qū)。鈣釩石結(jié)晶型海水、工業(yè)污水中的 SO 2通過微小裂縫與水泥石中的 Ca(OH) 發(fā)生反響生成二42水石膏，二水石膏進一步與水泥石中的水化鋁酸鈣反響生成高硫型水化硫鋁酸鈣，反響方程式為NaSO10HO+Ca(OH) CaSO2HO+2NaOH+8HO24224223(CaSO2HO)+3CaO AlO6HO +19HO3CaOAlO3CaSO31HO422 3222

6、342高硫型水化硫鋁酸鈣晶體中含有大量的結(jié)晶水，體積膨脹可達 1.5 倍，使得固相體積明顯增大，引起混凝土構(gòu)造開裂。石膏結(jié)晶型當(dāng)侵蝕溶液中 SO 2的質(zhì)量濃度大于 1000mg/ LSO 2與水泥石中的 Ca(OH)244作用生成石膏。反響方程式為Ca(OH)+ SO2+2HO CaSO2HO +2OH24242Ca(OH) 轉(zhuǎn)變?yōu)槭嗪篌w積增大 120%，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的膨脹壓力，致2使混凝土膨脹開裂，強度下降。導(dǎo)致混凝土強度和耐久性降低。鎂鹽結(jié)晶型Mg2 +、SO2可以與水泥石中的水化產(chǎn)4Ca(OH)2MgSO+Ca(OH)Mg(OH)+CaSO42243(CaSO2HO)+3CaO

7、AlO6HO+19HO3CaOAlO3CaSO31HO422 3222 342Mg(OH)Mg2+SO2Ca(OH)242降低了水泥石的堿含量，破壞了水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的條件，使水化硅裂，導(dǎo)致混凝土性能進一步劣化。碳硫硅鈣石結(jié)晶型15)強度。反響方程式為3Ca2SiO3HO+2(CaSO2HO)+2CaCO+24HO 2CaSiSOCO(OH)12HO+Ca(OH)2243243622四、混凝土硫酸鹽侵蝕的影響因素影響混凝土硫酸鹽侵蝕的因素很多,按材料、環(huán)境和相互作用途徑概括起來分為：混凝土本身的性能、侵蝕溶液和環(huán)境條件。一影響混凝土硫酸鹽侵蝕的內(nèi)因性等。水泥品種不同品種的水泥配制的

8、混凝土具有不同的抗硫酸鹽侵蝕的力量。混凝土的抗硫酸鹽侵蝕力量在很大程度上取決于水泥熟料的礦物組成及其相對含量尤其是 C A 和3CS 的含量,由于 CA 水化析出水化鋁酸鈣是形成鈣礬石的必要組分,CS 水化析出的333233石和石膏的可能性,從而可以提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕的力量。抗硫酸鹽水泥的CA5% ,CS50% ,CA+CAF22%CA3.5%CA333433含量較低,所以抗鈣礬石結(jié)晶侵蝕破壞的力量較強。但是,它們不能解決全部的硫酸鹽侵蝕問題,而對石膏結(jié)晶侵蝕起關(guān)鍵作用的是水泥石中 Ca(OH) 的多少,混凝土的2強度,密實性和環(huán)境條件等?；炷恋拿軐嵭院蛥f(xié)作比蝕的力量。二影響混凝土硫酸

9、鹽侵蝕的外因影響混凝土抗硫酸鹽侵蝕的外因主要有:侵蝕溶液中的 SO2-濃度及其它離子的4濃度、pH五、混凝土硫酸鹽侵蝕的判定指標(biāo)一考慮因素爭辯混凝土硫酸鹽侵蝕破壞標(biāo)準(zhǔn)時,必需綜合考慮以下幾個因素：試件的表觀狀況；試件的重量變化、長度變化、體積密度變化和孔隙率的變化；試件的強度、彈性模量的變化。二試驗方案果存在不穩(wěn)定性和不合理性,本試驗方案收集了國內(nèi)外普遍使用的各種硫酸鹽侵蝕的試驗方法。方案如下：快速法2.36mm)(0.6-1.18mm),10%15%2025%30%、外加防腐劑 1.5%、2%、2.5%、6%、8%等幾種協(xié)作比,試件規(guī)格為 10mm*10mm*60mm 長80Kg/cm21d

10、,507d,分3%硫酸鈉溶液浸泡,浸泡時間為 28d,測抗折強度,浸泡期間用稀硫酸PH7水試件抗折強度的比值作為抗蝕系數(shù),以此來推斷膠凝材料抗硫酸鹽侵蝕性。力是 0 只用刀片插搗和 40Kg/cm2 的試件,承受標(biāo)準(zhǔn)砂,每種壓力的膠凝材料分別純水1.5%2%2.5%0Kg/cm228d40Kg/cm256d膨脹法膨脹法即依據(jù)硅酸鹽水泥在硫酸鹽環(huán)境中的潛在膨脹性能試驗方法 GB/T749-2022)來做的,因該方法明確規(guī)定不適和摻加混合材的水泥,這里還是承受,數(shù)據(jù)10%、15%、20%、25%、30%、外1.5%、2%、2.5%SO3量(質(zhì)量百分比)到達 7%,混合料與砂的比為 1：2.75,水

11、灰比為 0.485,試件規(guī)格為25mm*25mm*280mm22-23h 脫模,脫模后將試件放在水中至少養(yǎng)護 30min 測初長L ,測完初長后水平放入0201水中連續(xù)養(yǎng)護,14d42d70dLP=(L-L)*100/250ttt0通過膨脹率來評估膠凝材料的抗硫酸鹽侵蝕性能。3 干濕循環(huán)法I 100mm*100mm*100mm 立方體混凝土試件,成型 1d 后拆模,拆模后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護 28d,壓3050702015%硫酸鈉溶液浸泡6h,1h24h。每次PH7另外,為了考察溫度和侵蝕溶液的濃度對侵蝕的影響分別預(yù)備幾組試件進展在10403%7%3050、70干濕循環(huán)法II5-10mm1d后拆模,留一組

12、進展 28d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護,作為基準(zhǔn)試件,其余試件 80養(yǎng)護箱養(yǎng)護 7d 后進展干濕循環(huán),循環(huán)制度與干濕循環(huán)法 I 一樣,分別進展 15、30、40、50 次干濕循環(huán),測試指標(biāo)有抗折侵蝕系數(shù)、抗壓侵蝕系數(shù)、質(zhì)量變化。氯離子滲透試驗都是從膠凝材料角度或者用混凝土浸泡的方法來考察混凝土抗硫酸鹽侵蝕的性能 ,系數(shù)來衡量混凝土的滲透性。在測試氯離子滲透系數(shù)時承受的是中國土木工程學(xué)會標(biāo)準(zhǔn) CCES2022-01 中的混NEL4mol/LNaCl8h試樣制備:將待測混凝土試件(可為指定齡期的試件或鉆取芯樣),切去外表100mm*100mm*50mm100mm*50mm上下外表應(yīng)平坦；取其中三塊,用千分尺量取試

13、樣中心厚度。3)真空飽鹽：將 5cm 厚的混凝土試樣垂直碼放于 NEL 型混凝土快速真空飽鹽裝置的真空室中,試樣間應(yīng)留有間隙。密閉真空室并開動真空泵和氣路開關(guān),在真空表顯示值小于-0.05MPa 的壓力下保持 6h 后,斷開氣路,導(dǎo)入 4mol/L 的 NaCl 溶液至液位指示燈滅,關(guān)閉水路開關(guān),再翻開氣路開關(guān),抽真空至上述真空度并保持 2h。關(guān)24h并清洗真空室。NELD :擦去飽鹽試樣側(cè)面鹽水并置于試樣夾具中兩NEL電極間假設(shè)混凝土試樣外表略不平坦,可在兩電極與試樣外表各加一浸有 4mol/LNaCl80,NEL可自動調(diào)整電壓,直接給出該混凝土試樣中氯離子集中系數(shù) D 值。NELNEL 法

14、數(shù)據(jù)處理和混凝土滲透性評定:取三塊平行試樣的氯離子集中系數(shù)平均值作為該混凝土中氯離子集中系數(shù)值:假設(shè)三塊平行試樣的測定值與平均值的偏差15%(試樣本身誤差),則需重進展檢測。NEL混凝土硫酸鹽侵蝕干濕循環(huán)法 I 和干濕循環(huán)法 II90d,測得氯離子滲透系數(shù)取平均值。六、防止或減輕混凝土硫酸鹽侵蝕的方法由以上混凝土硫酸鹽侵蝕機理的分析可以看出 ,導(dǎo)致混凝土硫酸鹽侵蝕的內(nèi)因Ca(OH)SO2-24防止或減輕混凝土硫酸鹽侵蝕的方法主要有:(一合理選擇水泥及摻合料品種配制抗硫酸鹽侵蝕的混凝土,應(yīng)依據(jù)侵蝕環(huán)境的特點,合理選擇水泥品種。 選C A 含量低的水泥(如抗硫酸鹽水泥)和摻活性混合材水泥(如礦渣水

15、泥) ,但并非所3合材的混凝土,其抗硫酸鹽侵蝕力量也大大提高。3大效應(yīng), 即活性效應(yīng)( 火山灰效應(yīng)) 、形態(tài)效應(yīng)及微集料效應(yīng)。生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣:xCa(OH)+ SiO+ mH2O= xCaOSiOmHO2222yCa(OH)+ AlO+ nH2O= yCaOAlOnHO22 32 32使混凝土中氫氧化鈣濃度降低,石膏及鈣礬石生成數(shù)量相應(yīng)削減,緩解了結(jié)晶膨脹,隨著摻量的增加,這種緩解作用越制造顯；同時,此反響消耗了混凝土中薄弱的Ca(OH)2密實性。形態(tài)效應(yīng): 粉煤灰由大小不等的球狀玻璃體組成, 其外表光滑致密,在混凝土泥顆粒粘聚,削減用水量,提高混凝土的密實度。,增加混凝土的密實性

16、。7混凝土硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕 10二提高混凝土密實性1015%左右,而實際需水量(由于施工等因素泥石的內(nèi)部,從而加速了侵蝕。大量事實證明降低 W/C ,提高密實度可顯著提高混凝W/C善集料的級配,摻適當(dāng)?shù)耐饧觿┘案纳剖┕し椒ǖ却胧┚芴岣呋炷恋拿軐嵍取；炷恋目紫断到y(tǒng)也是混凝土抗硫酸鹽侵蝕的重要影響因素，混凝土消滅硫酸鹽侵蝕破壞現(xiàn)象主要是由于外部環(huán)境中的硫酸根離子通過與外界連通的孔道進入混凝土并與水泥的水化產(chǎn)物反響生成膨脹性物質(zhì)或結(jié)晶消滅結(jié)晶應(yīng)力，當(dāng)膨脹應(yīng)力或結(jié)晶應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時就會引起破壞。致密性好，孔隙含量少且連通孔少的混凝土可以較好地抵抗硫酸鹽侵蝕。而混凝土的孔隙率及

17、孔分布又與混凝土各原材料及其配比、混凝土密實成型工藝、養(yǎng)護制度等多種因素有關(guān)。摻入適量的粉煤灰和礦粉，優(yōu)化了膠凝材料的微級配，同時粉煤灰的微集料效應(yīng)得以顯現(xiàn)，粉煤灰的微細顆粒均勻分布在水泥漿體內(nèi)，填充孔隙和毛細孔，大大改善了混凝土的孔從而增加了混凝土的抗硫酸鹽性能，這一點也是粉煤灰比礦粉更能夠提高混凝土抗硫酸鹽腐蝕性能的緣由。三承受高壓蒸汽養(yǎng)護承受高壓蒸汽養(yǎng)護能消退游離的Ca(OH) ,同時C S 和C S223CACAH336了活潑得多的六方晶系的 C AH ,變成低活性狀態(tài),改善了混凝土抗硫酸鹽性能。412四增設(shè)必要的保護層當(dāng)侵蝕作用較強上述措施不能奏效時 ,可在混凝土外表加上耐腐蝕性強且不透水的保護層(如瀝青、塑料、玻璃等)。在實際工程中應(yīng)用最多的是硅烷防水劑。硅烷防水劑是一種透亮、無味、無毒、無腐蝕的液體。與基材作用時，釋放出乙醇并與基材結(jié)合轉(zhuǎn)化為有機硅樹脂聚合物，最終在基材的毛細孔外表形成一層憎提高建筑建材的強度，延長建筑的使用壽命，降低建筑的修理本錢，縮短防水的施極佳的滲透度的基材。剛?cè)岬姆浪畬咏Y(jié)實有機結(jié)合，形成結(jié)實、剛?cè)岬姆浪畬?。?yōu)異的抗開裂力量硅烷防水劑與基材反響形成的硅酮高分子，是一種膠狀物質(zhì)有著優(yōu)異的彈性