混凝土硫酸盐侵蚀影响因素及预防措施.pdf

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1、垒墅!垂墅垒堕垡叁篁垒垦堑坐————一一江酉建盟廑旦翌窒混凝土硫酸盐侵蚀影响因素及预防措施一周莹瓣重庆大学材料科学与工程学院。重庆400045摘要：概述了混凝土硫酸盐侵蚀的种类，包括钙矾石型、石膏型及硫镁型等，研究了混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素，包括侵蚀溶液种类、浓度、PH值，环境条件及混凝土组成，并提出了相应的预防措施，从而为混凝土结构的抗硫酸盐侵蚀提供指导和依据。关键词：混凝土硫酸盐侵蚀影响因素预防措施混凝土结构硫酸盐侵蚀是其化学侵蚀中最广泛的形式之一，同时也是影响因素多变、危害较大的一种化学侵蚀⋯。硫酸盐侵蚀不仅可以单独发生，也可以与其他因素共同作用于

2、混凝土结构，s0：一可以和Mg“共同作用形成镁盐硫酸盐侵蚀，也可以与cl一共同作用破坏钢筋混凝土结构，在干湿循环、冻融循环等极端条件下，混凝土的硫酸盐侵蚀会更加严重。本文主要研究混凝土硫酸盐侵蚀的种类和影响因素，并针对性地提出预防措施。1混凝土硫酸盐侵蚀种类不同的侵蚀环境及侵蚀介质作用下，混凝土硫酸盐侵蚀的类型及机理不一样，硫酸盐侵蚀种类可分为以下5种：(1)钙矾石型，主要是因为so；一能与水泥石中的Ca(OH)：作用生成CaS04，再与水泥中的固态水化产物水化铝酸钙发生化学反应生成三硫型水化铝酸钙；(2)石膏型，当外部硫酸盐侵蚀液的S042‘的含量大于1

3、000mg／L，不仅生成钙矾石，同时还会生成石膏；(3)镁硫型，M92+和S042同为侵蚀源，产生的石膏和钙矾石会明显引起水泥基材料体积膨胀破坏；(4)碱金属硫酸盐结晶型，当水泥基材料孑L隙中含有足够高的硫酸盐时，会大量吸水结晶析出，造成体积膨胀破坏；(5)碳硫硅钙石型，主要破坏形式是使坚硬的水泥硬化体转变成无胶结力的灰白色泥状物质，从而破坏水泥基材料结构，同时失去强度。2影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素21侵蚀溶液2．1。1侵蚀溶液种类(1)普通硫酸盐侵蚀。普通硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾等硫酸盐，主要是硫酸根离子对混凝土结构产生侵蚀，金属离子不参与侵蚀反应。具体

4、反应式为：SOj一+ca(OH)2+2H20=CaS04·2H20+20H；4CaO。A1203‘13H20+3(CaS04‘2H20)+14H20=3CaO·A1203·3CaS04‘32H20+Ca(OH)2。(2)硫酸镁侵蚀。混凝土的硫酸镁盐侵蚀是一个十分复杂的过程，主要是由于除了sol一参与侵蚀反应外，M92+也会参与反应导致混凝土结构破坏，其反应如下：MgS04+Ca(OH)2+2H20=CaS04·2H20+Mg(OH)2。Mg(OH)2沉淀从而降低溶液当中的Ca(OH)2浓度，并对水泥石起到分解的作用，而其生成的石膏则有可能生成石膏结晶而造成

5、侵蚀n2j，石膏与水化铝酸钙的作用则有可能形成钙矾石结晶侵蚀。2。1，2侵蚀溶液浓度当侵蚀溶液中SOj一浓度小于1000mg／L时，只会生成钙矾石，而当so：一浓度逐渐升高时，便开始平行地生成钙矾石一石膏复合晶体，但在以上反应中，石膏的生成只是从属，只有在S04。浓度非常高时，石膏型侵蚀才起主导作用_3J。事实上，如果水泥基材料处在干湿循环的状态时，即便S042一浓度不高，石膏型硫酸盐侵蚀也通常起主导作用，主要在于水分蒸发使侵蚀液浓度明显降低，从而导致石膏结晶的形成。2．1．3侵蚀溶液PH值如果侵蚀溶液的PH值在12～12．5之间时，则会析出钙矾石结晶；如

6、果侵蚀溶液的PH值在10．6—11．6之间时，则会析出石膏晶体。如果侵蚀溶液的PH值小于10．6，钙矾石会分解【3。；如果侵蚀溶液的PH值小于12．5，则会对C—S—H凝胶进行溶解；侵蚀溶液的PH值小于8．8时，即便是在混凝土当中掺超塑化剂也会受到侵蚀。22环境条件2．2．1S0j一与CI_的共存侵蚀溶液当中出现SO；一与cl一共存的情况时，cl一能够减缓硫酸盐侵蚀破坏的速度_3j。其原因是侵蚀溶液中的cl一比soi一的渗透速度大，因此cl一的反应为：Ca(OH)2+2C1一=CaCl2+20H一，当cl一的初始浓度超过一定值时，C1一还能与水化铝酸钙生成

7、三氯铝酸钙，而水化铝酸钙的减少能够减缓混凝土硫酸盐侵蚀。2．2．2SOj一与干湿循环、冻融循环共存当受到硫酸盐侵蚀的混凝土处于干湿循环和冻融状态的时候，会加剧混凝土的破坏程度，这是因为干湿循环环境中混凝土不仅会发生硫酸盐侵蚀，还会因为干湿循环产生盐结晶，造成混凝土结晶破坏。冻融状态会改变混凝土的体积，从而加快破坏速度。2．3混凝土组成2．31水泥品种混凝土抗硫酸盐侵蚀能力与水泥熟料组成具有密切关系，尤其是水泥中的C，A与C，S的含量，这是因为这两者分别是生成钙矾石和石膏的重要成分¨。，而降低这两者的含量则会降低钙矾石以及石膏的生成量，从而使混凝土抗硫酸盐侵

8、蚀的能力得到增强。2．3．2混合材品种及掺量一般来讲，混凝土当中活