硫酸盐和氯盐的耦合侵蚀.ppt

《硫酸盐和氯盐的耦合侵蚀.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、硫酸盐和氯盐的耦合侵蚀导师：姬永生目录引言硅酸盐水泥的水化混凝土硫酸盐的侵蚀机理混凝土氯盐的侵蚀机理、共同腐蚀机理探索混凝土中、扩散模型研究中所用的各种分析方法引言混凝土的耐久性是工程界普遍关注的问题。混凝土结构破坏的原因之一是氯离子引起的钢筋锈蚀，另外，硫酸盐侵入混凝土中发生石膏腐蚀或钙矾石腐蚀，会导致混凝土结构膨胀破坏。许多因素都会对混凝土的耐久性产生影响。例如：侵蚀作用、侵蚀作用、应力破坏、混凝土的碳化及多因素侵蚀综合作用。引言混凝土和钢筋混凝土结构在单一硫酸盐或氯盐环境中，遭受混凝土破坏或钢筋锈

2、蚀的研究已有诸多报道，但对混凝土在氯盐、硫酸盐复合因素作用下损伤劣化过程的实时监测，以及硫酸盐和氯盐的交互作用尚未有统一和明确的认识。因此有必要对硫酸盐和氯盐共同腐蚀机理进行研究。而要想研究硫酸盐、氯盐对混凝土的腐蚀，首先要了解水泥水化的过程及其产物。硅酸盐水泥的水化1.硅酸盐水泥的生产过程（两磨一烧）将原料按适当比例混合后磨细制成生料，再将生料入窑煅烧，煅烧后得到黑色球状颗粒即为硅酸盐水泥熟料。煅烧过程中，生料脱水分解出，在高温下相互反应，生成以硅酸钙为主的新的化合物。硅酸盐水泥的水化水泥熟料矿物硅酸

3、三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙2.硅酸盐水泥的熟料矿物的水化（1）硅酸三钙与水作用，反应较快，水化热很大。生成水化硅酸钙及氢氧化钙。硅酸盐水泥的水化（2）硅酸二钙与水作用，反应慢，水化热小。生成水化硅酸钙，有氢氧化钙析出。（3）铝酸三钙与水作用，反应极快，水化热非常大。生成水化铝酸三钙。（4）铁铝酸四钙与水作用，反应较快，水化热中等。生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙。硅酸盐水泥的水化（5）加入石膏调节水泥凝结时间，石膏与水化铝酸钙作用，生成水化硫铝酸钙（钙矾石）水化产物与石膏参入量有关，最初生成钙矾石若石膏

4、含量较少，在完全水化前已耗尽，则钙矾石与作用转化为单硫型水化硫铝酸钙硅酸盐水泥的水化3.硅酸盐水泥的水化产物水化产物有水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体、水化硫铝酸钙晶体完全水化水泥中：水化硅酸钙（70%），氢氧化钙（20%），水化铝酸钙（3%），钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙（7%）混凝土硫酸盐的侵蚀机理混凝土在硫酸根离子环境中产生破坏的实质是：环境中的硫酸根离子通过扩散、毛细管吸附等途径侵入混凝土内部。在侵入的同时，硫酸根离子与混凝土中的某些组分发生化学反应而生成难溶性盐类化合

5、物，产生膨胀应力。随着侵蚀时间的增长，膨胀应力越来越大，最终超过混凝土的抗拉强度，造成混凝土的破坏。根据硫酸根离子对混凝土侵蚀后的产物类型和破坏方式，可将硫酸盐侵蚀分为一般硫酸盐侵蚀和硫酸镁侵蚀。其中一般硫酸盐侵蚀还可分为三种类型，分别为钙矾石结晶侵蚀、石膏结晶侵蚀、碳硫硅钙石结晶侵蚀。硫酸盐对混凝土的破坏不仅是一个复杂的化学过程，在某种环境下(如盐土地区及海岸混凝土工程浪溅区等)，同时还存在物理过程引起的破坏，即盐结晶侵蚀。混凝土硫酸盐的侵蚀机理1.钙矾石结晶侵蚀绝大多数硫酸盐对混凝土都有显著的侵蚀作

6、用(除硫酸钡外)。这主要是由于硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐都能与水泥石中的作用生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成三硫型水化硫铝酸钙（简式,又称钙矾石),以为例其反应方程式为:混凝土硫酸盐的侵蚀机理钙矾石是溶解度极小的盐类矿物，在化学结构上结合了大量的结晶水，其体积约为原水化铝酸钙的2.5倍，使固相体积显著增大，加之它在矿物形态上是针状晶体,在原水化铝酸钙的固相表面成刺猥状析出，放射状向四方生长，互相挤压而产生极大的内应力，致使混凝土结构物受到破坏。钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出

7、现少数较粗大的裂缝。2.石膏结晶侵蚀当侵蚀溶液中浓度大于1000mg/L时,水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充，不仅有钙矾石生成，而且在水泥石内部还会有二水石膏()结晶析出，反应方程式为:混凝土硫酸盐的侵蚀机理从转变为石膏，体积增加为原来的两倍，使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。石膏膨胀破坏的特点是试件没有粗大裂纹但遍体溃散。当侵蚀溶液中的浓度小于1000mg/L时，只有钙矾石晶体形成，当浓度大于1000mg/L并逐渐增大时，钙矾石和石膏两种晶体并存，浓度在很大范围内，石膏结晶侵蚀只起从属作用，只有

8、在浓度非常高时（大于8000mg/L时）石膏结晶侵蚀才起主导作用。混凝土硫酸盐的侵蚀机理混凝土若处于水分蒸发或干湿交替状态,即使浓度不高，石膏结晶侵蚀往往也起主导作用。因为水分蒸发使侵蚀溶液浓缩,从而导致石膏结晶的形成,引起混凝土的破坏。3.碳硫硅钙石结晶侵蚀碳硫硅钙石的化学为，同钙矾石相似，也为针状晶体，常发现于硫酸盐和碳酸盐共同侵蚀的水泥基材料中，碳硫硅钙石结晶直接侵蚀硅酸盐水泥的主要水化产物水化硅酸钙凝胶（C-S-H），导致水泥失去粘