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《混凝土的硫酸盐侵蚀机理及其影响因素》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、焦作工学院学报(自然科学版),第22卷,第6期,2003年11月JournalofJiaozuoInstituteofTechnology(NaturalScience),Vol.22,No.6,Nov.2003混凝土的硫酸盐侵蚀机理及其影响因素1222吕林女,何永佳,丁庆军,胡曙光(1.武汉理工大学结构工程与力学系,湖北武汉430070;2.武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070)摘要:通过分析混凝土硫酸盐侵蚀反应类型,阐明了混凝土硫酸盐侵蚀机理;通过对混凝土组分、混凝土内部孔隙类型及其分
2、布、侵蚀溶液及混凝土所处的工作环境的研究,探讨了影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素,并在此基础上从降低混凝土组分与硫酸盐反应的活性和改善混凝土的孔隙结构等方面提出了提高混凝土抗硫酸侵蚀能力的思路和途径.关 键 词:混凝土;硫酸盐侵蚀;机理;影响因素中图分类号:TU528.33文献标识码:A 文章编号:1007O7332(2003)06O0465O040 引 言随着时间的推移,人们发现混凝土材料并不象预期的那样耐久,很多工程未达到设计使用年限就出现各种非力学破坏,给社会生活及人身安全等都造成了不利的影响,混凝土
3、耐久性已越来越引起各方面的广泛关注.引起非力学破坏现象的原因是多种多样的,其中主要原因之一就是由于硫酸盐的侵[1,2]蚀.海洋、盐湖、地下水等环境中大多含有硫酸盐,混凝土组分本身也有可能带有硫酸盐,它们在各种条件下对混凝土产生侵蚀作用,使其发生破坏.如何预防和减轻硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏一直是混凝土耐久性研究的一项重要内容.1 混凝土的硫酸盐侵蚀机理1.1 内部和外部侵蚀2-从SO4的来源看,混凝土的硫酸盐侵蚀可分为内部和外部侵蚀.内部侵蚀是由于混凝土组分本身带有的硫酸盐引起的,而外部侵蚀是环境中的硫酸盐
4、对混凝土的侵蚀.外部侵蚀可分为两个过程:2-(1)SO4由环境溶液进入混凝土孔隙中,这是一个扩散过程,其速率决定于混凝土的抗渗性.(2)2-SO4与其他物质的反应过程.近年来,由于含硫酸盐外加剂及含硫酸盐集料的大量采用,内部硫酸[3]2-盐侵蚀也成为研究热点.与外部侵蚀相比,内部侵蚀的化学实质也是SO4与水泥石矿物的反应,2-2-但由于SO4来源不同,内部侵蚀又具有与外部侵蚀不同的特点,内部侵蚀中,母体内部的SO4从2-混凝土拌和时就已存在,不经过扩散即可与水泥石中的矿物发生侵蚀反应,而SO4的量随反应的
5、进行而减少,因此侵蚀速率则随母体龄期增长而趋于降低.1.2 侵蚀化学反应混凝土的硫酸盐侵蚀是一个复杂的物理化学过程,多年以来,国内外许多学者在侵蚀机理方面作了大量的研究,形成了一些结论.一般而言,硫酸盐侵蚀有以下化学反应:2-(钙(1)形成钙矾石.SO4与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成三硫型水化硫铝酸钙 收稿日期:2003O07O10;修回日期:2003O09O10 基金项目:国家十五攻关项目“混凝土安全性专家系统的研究”资助,编号:2001BA307B01-02. 作者简介:吕林女(197
6、2O),女,博士,讲师. 焦作工学院学报466(自然科学版)2003年第22卷矾石),固相体积增大94%,引起混凝土的膨胀、开裂、解体,这种破坏一般会在构件表面出现比较粗大的裂缝.另一方面,钙矾石生长过程中的内应力也进一步加剧了膨胀.这和液相的碱度密切相关,碱度低时,形成的钙矾石为大的板条状晶体,此类钙矾石一般不带来有害的膨胀,碱度高时如在纯硅酸盐水泥混凝土中形成的钙矾石为针状或片状,甚至呈凝胶状析出,形成极大的结晶应力,因此合理控制液相的碱度是减轻钙矾石危害性膨胀的有效途
7、径之一.(2)形成石膏.如果硫酸盐浓度较高时,则不仅生成钙矾石,而且还会有石膏结晶析出.一方面石膏的生成使固相体积增大124%,引起混凝土膨胀开裂,另一方面,消耗了CH,而水泥水化生成的CH不仅是COSOH等水化矿物稳定存在的基础,而且它本身以波特兰石的形态存在于硬化浆体中,对混凝土的力学强度有贡献,因此导致混凝土的强度损失和耐久性下降.根据浓度积规则,只有当2-2+SO4和Ca的浓度积大于或等于CaSO4的浓度积时才能有石膏结晶析出.有些专家认为当侵蚀溶液2-2-中SO4的浓度在1000mg/L以下时,
8、只有钙矾石结晶形成,当SO4浓度逐渐提高时,开始平等地2-发生钙矾石-石膏复合结晶,在SO4浓度非常高时,石膏结晶侵蚀才起主导作用.但事实上,若混2-凝土处于干湿交替状态,即使环境溶液中SO4浓度不高,也往往会因为水分的蒸发而使侵蚀溶液浓缩,石膏结晶侵蚀有可能成为主要因素.我国八盘峡水电站和刘家峡水电站等工程的硫酸盐侵蚀破坏都具有此特点.2+(3)MgSO4作用下的化学反应.MgSO4是硫酸盐中侵蚀性最大的一种,其原因主要是M
