[0027]碳硫硅钙石的形成导致混凝土的破坏_对一起破损案例的检测结果分析_d_heinz

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1、商品混凝土·56·BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete2008年第6期碳硫硅钙石的形成导致混凝土的破坏？——对一起破损案例的检测结果分析Concrete-damagingthaumasiteformation?–ExaminationofacaseofdamageUniv.-Prof.Dr.-Ing.D.Heinz,Dr.-Ing.L.Urbonas,TechnischeUniversitätMünchen,Munich,Germany［摘要］　在一条建了约有30年的隧道中发现喷

2、射混凝土和其他混凝土构件受到了破坏，本研究的目的是弄清混凝土破坏的原因。对破坏的混凝土进行了x－衍射、核磁共振波谱、环境扫描电镜和常规化学分析等分析。渗透的水分和岩床也进行了化学和矿物学分析。研究结果表明，喷射混凝土和现场浇注混凝土的破坏是由于在低温下（大约10℃）渗透水和凝结水的溶解和碳化，或者是由于化合物溶解和碳硫硅钙石形成的复合效应，尽管渗透水中硫酸盐含量和石灰石溶解的碳酸含量较低，混凝土内部的一些地方仍然发生了硫酸盐侵蚀。同时讨论了引起破坏的机理。对受损混凝土和未受损混凝土进行化学分析的试样要在0　引言50℃下烘干

3、至恒重并磨细成小于90μm的粉末。试样的硫酸硫酸盐侵蚀是水泥胶结建筑材料破坏的原因之一，在大多盐含量是将试样在盐酸中蒸煮后用电感耦合等离子体法测得。数情况下钙矾石是其中主要的成分，另外一种能导致混凝土水试样的化学组成同样采用电感耦合等离子体法测定。侵蚀破坏的、含有硫酸盐的组分是碳硫硅钙石［Ca3Si(OH)6·12H2O］性二氧化碳含量根据德国标准DINEN13577“水质确定——（SO4）（CO3）。根据目前的信息，碳硫硅钙石可能是在如下的条侵蚀性二氧化碳含量测定”规定的方法进行测定。空气中二氧件下形成的：化碳可在结晶紫

4、存在的条件下通过水合肼氧化来测定，这种结（1）充足的湿度和来自含有硫酸盐的水和土壤中、或含有硫晶紫如同Dröger管的还原氧化指示剂。化物的岩石（如含有一定量的黄铁矿）的一般性硫酸盐侵蚀；混凝土试样的矿物组成由X射线衍射分析确定，仪器为（2）常年低温<15℃；Agfa无损检测公司生产的θ-θ测角仪（3003TT型），测定中使用（3）混凝土组成中含碳酸盐（例如石灰石填充物，含石灰石细长、精密聚焦的铜管靶，电压40kV、电流40mA。研究用混凝的集料等）或者来源于外部的碳酸盐（水、空气）。土试样在50℃温度下烘干并磨细<32μ

5、m。粘结剂在振动盘式近年来在英国，已经观察到由于严重的硫酸盐侵蚀而形成磨中粉磨一秒钟，之后用63μm筛进行筛分。为了能进行分析，［1］细粉末通过玛瑙研钵进一步研磨到小于32μm。的碳硫硅钙石，从而造成混凝土破坏的案例，而目前为止在德国很少了解到有碳硫硅钙石的形成是造成混凝土破坏可能采用FEI公司生产的XL30FEG型扫描电子显微镜对混凝原因的情况。因此无论是喷射混凝土还是结构混凝土均没有土碎片和磨细粉末进行分析，测试采用环境扫描电镜模式，定被设计成像有关规程中规定的那种抗硫酸盐侵蚀性较强的混量分析采用EDX能谱仪检测器。凝

6、土。采用核磁共振(NMR)对选择试样的C-S-H凝胶进行特征在巴伐利亚的一条已建成的约30年的隧道中探测到喷射分析，检测使用的核磁共振仪为BrukerAdvance300型核磁共29混凝土内壳被破坏。在此地区饱含水分，喷射混凝土非常软并振分光计（磁场强度7.0455T，共振频率为Si－59.63MHz）。表现出表面龟裂和白色风化现象。初步检测发现，喷射混凝土2　研究结果［2］破坏还伴有碳硫硅钙石的形成。除了喷射混凝土之外，在隧道中混凝土护壁和预应力混凝土水管的混凝土支撑的基础也约2.8km长的预应力混凝土输水隧道穿过坚硬的

7、白云石，发现了破坏。在该隧道的混凝土护壁和水管混凝土支撑的基础上以及喷射研究目的是揭示混凝土在实际状况下受到破坏的机理，研混凝土都发现破坏，这些混凝土和喷射混凝土都是现场搅拌的究结果可以进一步加深对碳硫硅钙石形成机理的理解。（见图1）。经证实，混凝土构件破坏是由石灰溶解引起的碳酸侵蚀引起的，或是由硫酸盐和石灰溶解碳酸形成的碳硫硅钙石1　研究方法联合侵蚀造成的。用刮铲在受损混凝土处取样，在未损坏混凝土处钻取直径2.1　隧道和其中混凝土的总体特征50mm的芯样，由于技术原因，不可能从混凝土护壁处钻孔，因隧道中气候潮湿、寒冷，常

8、年空气温度约为10℃，相对空气此在这种状况下试样是从边角处切取的。湿度>90%。管道中水温约为8℃，研究发现隧道空气中二氧混凝土开孔孔隙率通过真空水饱和及浸渍重量法检测，用化碳浓度约为空气体积比的0.1％，比大气中二氧化碳浓度高3于混凝土强度检测的试样尺寸为5×5cm圆柱体芯样，上下底倍左右。面平行。X