混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究现状及展望

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1、混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究现状及展望／刘鑫等·89·混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究现状及展望刘鑫，刘伟庆，王曙光，徐锋，韩建德(南京工业大学土木工程学院，南京211816)摘要综合评述了混凝土硫酸盐侵蚀理论模型的研究进展。首先总结了混凝土受硫酸盐侵蚀的劣化机理及存在的争议问题，着重介绍了两类硫酸盐侵蚀理论模型的最新研究进展，包括离子扩散反应，材料初始裂缝的影响，水泥石微观结构改变以及材料损伤演化等问题。对各模型的理论基础、适用备件及存在的不足进行了分析，并提出了硫酸盐侵蚀建模中需要考虑的关键问

2、题。最后，对硫酸盐侵蚀理论模型今后的研究重点进行了展望。关键词混凝土硫酸盐侵蚀理论模型扩散反应损伤累积中图分类号：TU528文献标识码：ARecentDevelopmentonTheoreticalModelsofSulfateAttackonConcreteLIUXin，LIUWeiqing，WANGShuguang，XUFeng，HANJiande(CollegeofCivilEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816)Abs

3、tractResearchontherecentdevelopmentontheoreticalmodelsofsulfateattackonconcreteiSreviewed．Themechanismofsulfateattackonconcreteandsomeeontroversialquestionsarefirstdiscussed．Someissues(i．e．，diffusion-reactionofions。effectofinitialcracksonionsdiffusion

4、。microstrueturechangeofcementstoneandtheda-mageevolutionofmaterials)ofthelatestdevelopmentsabouttwokindsofsulfateattackmodelsareintroduced．Inad—dition，thetheoreticalbasis，applicableconditionandthedeficiencyofthemodelsareanalyzed，andsomekeypointsa—bout

5、settingupthemodelsarealsoproposed．Finally，somesuggestionsforfutureinvestigationsaremade．Keywordsconcrete，sulphateattack，theoreticalmodels，diffusion-reaction，damageaccumulation硫酸盐侵蚀问题一直以来都是混凝土耐久性研究的重1硫酸盐侵蚀反应机理要内容之一。硫酸根离子广泛存在于土壤、地下水、海水、腐烂的有机物及工业废水中，它们通过

6、多种途径传输到混凝土硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏存在多种类型，按是否发生内部并与水泥水化产物发生反应，使混凝土产生膨胀、开裂、化学反应可分为化学型侵蚀和物理型侵蚀_】]。本文研究的剥落，最终丧失强度和整体性_】]。近年来，很多学者对实际硫酸盐侵蚀模型主要是针对化学型侵蚀硫酸盐破坏的情况，工程中出现的硫酸盐侵蚀现象进行研究，发现混凝土结构受以硫酸钠溶液为例，混凝土硫酸盐侵蚀反应有两种主要的生硫酸盐侵蚀破坏现象严重，且不同硫酸盐环境下的混凝土腐成产物：钙矾石和石膏]。随着侵蚀溶液浓度的不同，反应蚀机理也有

7、很大差别l_2]。由于硫酸盐对混凝土的侵蚀是离机理也会发生变化。当溶液中的硫酸根离子质量浓度小于子扩散，化学反应以及力学损伤耦合的复杂物一化一力变化过1000mg／L时，反应的主要产物为钙矾石；当溶液中的硫酸程，材料性能的演化受环境因素影响很大，因此，单单从室内根离子质量浓度大于8000mg／L时，反应的主要产物为石加速试验的角度很难对材料在硫酸盐侵蚀下的耐久性能做膏；当溶液中的硫酸根离子质量浓度在1000~8000mg／L之出准确评价[3]。目前，越来越多的学者通过数学方法建立硫间时，反应产物中

8、钙矾石和石膏将同时存在。反应方程式如酸盐侵蚀的数学理论模型，然后采用数值手段研究混凝土材下：CH+S0一—CgH2+20H(1)料的耐久性问题，数学模型也成为除了试验手段外，研究混凝土硫酸盐侵蚀的又一种有力工具]。C3A+3cH2+26H—c6AH32(2)为了更为准确地对硫酸盐侵蚀下的混凝土耐久性进行CAH13+3CSH2+14H--~C6AS3H32+CH(3)cAH：+2CgH+16H—cAH。2(4)评价，本文首先对硫酸盐侵蚀机理及存在的问题进行了简单总结；接着，重点介绍了