浅议混凝土硫酸盐侵蚀

本文介绍硫酸盐侵蚀,硫酸盐侵蚀机理和影响因素及防治措施。     

混凝土硫酸盐侵蚀研究

本文根据结晶产物和破坏形式的不同阐述了混凝土硫酸盐侵蚀破坏的四种机理,分析了影响影响混凝土硫酸盐侵蚀的内因（水泥品种、混凝土的密实性和配合比）和外因（侵蚀离子浓度、环境酸度）,以及几种常用掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并给出提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的建议、方法。     

掺矿渣微粉砂浆和混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

通过实验研究了水胶比和矿渣微粉掺量对砂浆抗硫酸盐侵蚀能力的影响，并进一步研究了掺加矿渣微粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响．结果表明：普通磨细矿渣微粉只有在掺量大于65％(质量分数，下同)时，才能提高砂浆的抗硫酸盐侵蚀能力；而含激发剂的矿渣微粉掺量在50％以下时，便可提高砂浆的抗硫酸盐侵蚀能力；掺加65％的普通磨细矿渣微粉或者掺加50％的含激发剂的矿渣微粉，均能提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力．     

硫酸盐侵蚀混凝土的理论模型与数值仿真

针对一维工况下的硫酸盐侵蚀混凝土过程,基于Fick第二定律,考虑硫酸根离子的自由扩散作用以及铝酸三钙、水化铝酸钙、单硫型硫铝酸钙的消耗对其扩散的影响,建立了硫酸根离子扩散模型.利用Matlab软件编制程序,对硫酸盐侵蚀混凝土过程进行数值仿真,仿真结果和实测结果基本吻合,并揭示了混凝土试件内部硫酸根离子和铝酸三钙含量随侵蚀深度的变化规律.     

抗硫酸盐侵蚀测试方法评述

论述了几种抗硫酸盐侵蚀的测试方法,并对每种方法的优缺点进行了评述,指出了其中存在的问题,并提出了测试方法的研究方向.     

硅灰裹石对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

使用测长法研究了硅灰裹石对混凝土试样抗硫酸盐侵蚀性能的影响,揭示了渗透性在混凝土硫酸盐侵蚀中的作用。研究结果表明混凝土中水泥浆体与集料之间的界面过渡区是硫酸盐侵蚀的薄弱区域;集料含量增加,即界面区含量愈多,试样的抗硫酸盐侵蚀性能愈差。采用硅灰裹石处理集料可以大幅度地提高混凝土试样的抗硫酸盐侵蚀能力。     

电脉冲用于混凝土抗硫酸盐侵蚀加速试验方法初探

实际工程中水泥混凝土硫酸盐侵蚀过程缓慢,常采用加速试验方法评价其抗硫酸盐侵蚀性能。通过分析现有方法的特点,提出基于电脉冲原理的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能加速试验方法。测试了不同水灰比、浸泡方式与粉煤灰掺量的混凝土在不同侵蚀条件下的抗蚀系数,利用扫描电镜分析了电脉冲作用下硫酸盐侵蚀机理。试验结果表明,电脉冲加速了混凝土的硫酸盐侵蚀,基于电脉冲原理的混凝土抗硫酸盐性能加速试验方法技术可行。     

深度渗透密封剂(DPS)对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

通过在混凝土表面不同部位喷涂DPS,研究其对硫酸盐环境中混凝土的阻渗性能、抗物理盐结晶性能以及抗化学腐蚀性能的影响,并分析DPS喷涂于不同部位时,混凝土受硫酸盐侵蚀的机理及劣化的过程.研究结果表明:对混凝土迎水面喷涂DPS,能有效提高混凝土的抗渗性能及抗硫酸盐化学侵蚀性能:背水面喷涂DPS,能较有效地提高混凝土抗硫酸盐物理盐结晶侵蚀性能.     

新灰关联理论在混凝土受硫酸盐侵蚀研究中的应用

根据灰色系统理论中灰关联分析的方法,引用灰关联分析的一种新的理论模型,分析不同参数在侵蚀后的混凝土强度衰减中的比重。为混凝土受硫酸盐侵蚀研究提供一个有效的分析方法。     

电脉冲下矿物掺合料对砂浆硫酸盐侵蚀的影响

通过对掺与不掺矿物掺合料的水泥砂浆分别在电脉冲和浸泡条件下进行外观和强度比较,研究了电脉冲作用下矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜和能谱仪对试件内部进行了微观结构分析.试验结果表明:电脉冲加速了外部SO_4~(2-)向砂浆内部迁移,SO_4~(2-)与水泥水化产物反应生成大量钙矾石,使得试件短时间内出现明显的开裂、脱落以及强度损失;矿物掺合料改善了砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越高改善效果越明显,然而在电脉冲作用下掺矿物掺合料的砂浆仍受到明显的硫酸盐侵蚀.可见,电脉冲加速了硫酸盐侵蚀,这为快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能提供了新的思路.     

混凝土硫酸盐侵蚀宏观试验研究

针对混凝土工程的耐久性研究,考察了混凝土在4种浓度盐溶液中腐蚀的情况。采用对比试验的方式,将不同水灰比的普通混凝土在不同浓度盐溶液中的损伤变化进行比较,分析了混凝土的损伤情况,水灰比越大,盐溶液的浓度越高,混凝土的损伤变化越快,这对实际工程维护有一定的参考价值。     

亚高温环境下混凝土耐硫酸盐侵蚀试验方法研究

在总结现有混凝土硫酸盐侵蚀试验研究的基础上,提出了考虑亚高温水淬与硫酸盐侵蚀双因素影响的亚高温环境下混凝土耐硫酸盐侵蚀试验方法,确定了试件尺寸、侵蚀溶液及其浓度、宏观和微观测试指标等.采用硫酸根离子浓度测试方法得到了硫酸盐侵蚀深度和硫酸根离子浓度随时间的变化和分布规律,采用同步热分析仪对混凝土硫酸盐侵蚀产物及其随时间的变化规律进行定量分析.     

干湿循环作用下混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

采用干湿循环法,研究了普通混凝土和混杂纤维混凝土标准立方体试块(150 mm×150 mm×150 mm)对面侵蚀,在800和6 000 mg/L两种硫酸钠侵蚀溶液质量浓度下,分别在侵蚀龄期为0,30,60,90,180,210 d的抗硫酸盐侵蚀性能.结果表明:当侵蚀龄期达210 d,侵蚀溶液质量浓度为800和6 000 mg/L时,普通混凝土抗压强度分别劣化了5.6%和10.0%,劈裂抗拉强度分别劣化了3.0%和5.1%;混杂纤维混凝土抗压强度分别劣化了4.0%和6.3%,劈裂抗拉强度分别劣化了0.51%和3.8%;侵蚀深度为1.5 mm时,普通混凝土的SO2-4质量分数分别为0.83%和1.03%,混杂纤维混凝土SO2-4质量分数分别为0.79%和1.00%.     

干湿循环下氯盐对现浇混凝土硫酸盐

盐渍土地区地表及地下现浇混凝土结构往往遭受多离子 干湿交替的复合侵蚀作用.利用室内试验条件模拟实际工程中地下现浇混凝土结构复合侵蚀过程.测定了试件的尺寸、质量、抗压强度变化及硫酸盐在不同深度的分布情况,进一步采用SEM（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射）及EDS（电子能谱测试）观察了混凝土试样微观结构及物相变化,并对比和分析了干湿循环条件下氯盐对硫酸盐在现浇混凝土中扩散规律的影响.结果发现,干湿及氯盐影响下现浇混凝土硫酸盐侵蚀更为剧烈,干湿条件下复合侵蚀的混凝土试样在腐蚀后期强度显著降低,氯盐影响下现浇混凝土中硫酸盐的扩散和积累速度更快.研究表明,干湿交替下氯盐对硫酸盐腐蚀存在协同加速效应,氯盐促进了硫酸盐在现浇混凝土中的扩散及积累.     

动弹性模量在混凝土抗侵蚀性能评价中的应用

用力学指标评价混凝土抗侵蚀性能具有破坏性和测值离散的特点,采用混凝土试件在饱和硫酸钠溶液中浸泡和干湿循环的相对动弹性模量的测试结果与混凝土力学破坏试验结果比较的方法,探讨了相对动弹性模量测试等非破损方法在评价混凝土抗硫酸盐盐结晶侵蚀性能的可行性和有效性.结果表明,相对动弹性模量表征的抗盐结晶侵蚀系数与相对抗折强度及劈拉强度表征的抗盐结晶侵蚀系数评价指标具有较好的相似性.以相对动弹性模量测试的非破损方法辅助一定数量的力学测试可以用于评价混凝土的抗侵蚀性能.图6,表2,参8.     

早龄期受硫酸盐侵蚀下的混凝土分层腐蚀模型

为研究早龄期受硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤劣化规律,本文采用压汞法（MIP）测定了清水环境和硫酸盐环境下不同腐蚀龄期混凝土试样的孔隙率,利用分光光度法测定了混凝土中硫酸根离子的分布,并测试了不同腐蚀龄期混凝土的超声波声速值。结果表明：清水组中混凝土的孔隙率先降低后逐渐趋于一个定值,硫酸钠溶液中混凝土的孔隙率则先降低后增加;混凝土超声波声速值的变化规律与孔隙率的变化规律呈负相关性。最后,结合硫酸根离子的分布规律和Fick第二定律,建立了腐蚀混凝土分层理论计算模型,并利用混凝土密实速率系数评估了混凝土的损伤劣化进程。     

硫酸盐介质腐蚀混凝土灌注桩的质量与强度演变

为模拟混凝土灌注桩在硫酸盐渍土环境中侵蚀劣化规律,开展了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀试验,并研究了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化机制.与预制混凝土试件劣化机制进行对比,分析现浇混凝土试件与预制混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化的异同.分析水灰比、硫酸盐溶液浓度对现浇混凝土试件耐久性的影响,通过质量变化率、抗压强度相对值分析现浇混凝土试件劣化规律.结果表明:混凝土质量和抗压强度均呈现先增加后减少的趋势;同一条件下,现浇混凝土试件最先出现了质量和强度损失,损失率分别为0.4%和15%;硫酸盐溶液浓度的增加对现浇混凝土试件劣化规律不明显,而混凝土水灰比越大,现浇混凝土试件更易趋于劣化.     

荷载-硫酸盐共同作用下纤维混凝土柱受压性能

为研究在荷载-硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱的偏心受压性能,对8个聚丙烯纤维混凝土柱和1个普通混凝土对照柱进行了偏心受压静力试验,获取了荷载-变形曲线、荷载-钢筋应变曲线以及截面应变,分析了应力比和腐蚀时间对试件破坏形态、延性以及峰值荷载等的影响.结果 表明:聚丙烯纤维的加入,可有效抑制硫酸盐的侵蚀作用;峰值荷载随应力比的增加呈先提高后降低趋势,随腐蚀时间增加亦呈先提高后降低趋势,150 d时承载力较120 d降低了15.83％;位移延性系数随应力比的增加而减小,随腐蚀时间增加呈先增加后降低趋势,150 d时位移延性系数较60 d降低了15.79％.同时考虑应力比及硫酸盐对混凝土的损伤,引入损伤因子,建立经历荷载和硫酸盐作用后的混凝土抗压强度计算公式;考虑聚丙烯纤维混凝土抗拉强度对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算方法,引入受拉区等效系数,建立荷载与硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱承载力计算公式;并考虑聚丙烯纤维和硫酸盐腐蚀的影响,建立了最大裂缝宽度计算公式.理论计算值与试验值吻合较好.     

复合因素联合作用下混凝土硫酸盐侵蚀损伤特性试验

为研究经历荷载历史后的混凝土在荷载历史与环境因素联合作用下的损伤演化规律,对105个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的棱柱体试块施加轴压荷载历史并进行硫酸钠溶液单独侵蚀、硫酸钠溶液与干湿循环联合侵蚀,以试验测得的相对动弹性模量、轴心抗压强度作为损伤评价指标来研究混凝土的损伤特性和机理.试验结果表明:无论经历荷载历史与否,混凝土在硫酸钠溶液作用下力学性能早期均有所提高.在双因素联合作用下,干湿循环和荷载历史都加快了混凝土内部损伤和强度劣化,干湿循环加速损伤作用更加明显.在三因素联合作用下,混凝土损伤劣化速度和程度与硫酸钠溶液浓度成正比,但并非随着历史荷载的应力水平呈现单调变化,在25%应力水平的荷载历史下影响最大.