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混凝土抗硫酸盐腐蚀机理与防治策略探究1、硫酸盐侵蚀混凝土劣化机理当环境中的硫酸盐离子进入水泥石内部以后，会与水泥石中的一些固相发生化学反应，生成一些难溶物引起的。
这些难溶物一般强度很低，并且在生成时会产生体积膨胀，引起混凝土的开裂、剥落和解体，此外还会使水泥石中的CH和C-S-H等组分溶出或分解，使混凝土失去强度和粘结力。
混凝土硫酸盐侵蚀主要有以下几种[1][2]。
1.1钙矾石膨胀破坏环境中的SO42-会与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙（钙矾石，3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O）。
钙矾石是一种溶解度非常低的盐类矿物，即使在石灰浓度很低的溶液中也能稳定存在。
钙矾石晶体会结合大量的水分子，其体积比水化铝酸钙增加了2.2倍。
并且钙矾石在析出时会形成及其微细的针状或片状晶体，在水泥石中产生很大的内应力，引起混凝土结构破坏。
1.2石膏膨胀破坏当SO42- 大于1000mg/L时，同时水泥石的毛细孔被饱和石灰溶液填充的情况下，会有石膏晶体析出：Ca（OH）2+2H2O→CaSO4·2H2O+2OH-生成的CaSO4·2H2O体积增大1.24倍，导致混凝土内部膨胀应力增加而破坏；同时消耗了水泥水化生成的CH，使胶凝物质分解失去强度。
若水泥处于干湿交替状态，即使SO42-浓度不高，也往往会因为水分蒸发而使侵蚀溶液浓缩，石膏结晶侵蚀成为主导因素。
1.3MgSO4溶蚀-结晶破坏MgSO4破坏是最严重的一种，即使掺硅灰的混凝土也难以抵抗MgSO4的侵蚀。
因Mg2+与SO42-均为侵蚀源，二者相互叠加，构成严重的复合侵蚀。
除石膏或钙矾石的膨胀破坏外，还会使氢氧化钙转化为氢氧化镁，降低碱度，破坏C-S-H水化产物稳定存在的条件，使C-S-H分解，造成水泥基材强度与粘结性损失。
1.4碳硫硅钙石溶液-结晶型破坏在硫酸盐腐蚀过程中还会产生碳硫硅钙石（CaSO3·SCaSO4·CaSiO4·15H2O），其生成途径有两种，一是C-S-H与硫酸碳酸盐直接反应生成，二是由钙矾石过度相逐渐转变而成[3]。
混凝土抗硫酸盐侵蚀研究作者摘要：本文介绍了混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理和分类以及混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素。
主要综合说明了5种判断硫酸盐侵蚀混凝土的检验方法：快速法；膨胀法；干湿循环法I;干湿循环法II;氯离子渗透试验。
提出了4种改善方法：合理选择水泥及掺合料品种；提高混凝土密实性；采用高压蒸汽养护；增设必要的保护层。
Summary：This paper introduces the mechanism and classification of erosion of concrete sulfate and influence factors of concrete sulfate attack.5 methods for the inspection of sulfate attack concrete are described:Express method;Plavini;dry wet cycling method I;Dry wet cycling method II;Chloride ion penetration test.4 improvement methods are proposed:Reasonable selection of varieties of cement and admixture;Improve the density of concrete;High pressure steam curing;Add the necessary protective layer.关键词：硫酸盐侵蚀混凝土改善方法影响因素Key word： Sulfate attack Concrete Improvement method Influential factors一、研究背景自混凝土产生以来，就以其原材料来源广泛、强度高、可塑性好、成本低等优点被普遍应用在房建工程、桥梁工程、还有水利及其它工程中，随着社会的发展和科学技术的进步，环境污染也成为了人类面临的一大重要问题，在空气和水中都产生了大量的腐蚀性的物质，给混凝土结构的使用寿命带来了严峻的考验。
超高强钢筋混凝土抗腐蚀性影响因素研究发布时间：2022-07-26T04:56:29.774Z 来源：《新型城镇化》2022年15期作者：成聪慧[导读] 超高强混凝土作为一种新兴的水泥基材料，因其强度大、耐久性好等优点目前已在多个城市的高层建筑及大跨度桥梁中得到应用。
黑龙江省北安市兴垦工程设计有限公司黑龙江省北安市 164000摘要：超高强混凝土在城市建设中的应用越来越广泛。
本文通过钢筋锈蚀加速f试验评价了裂缝宽度、水胶比、氯离子含量、硅粉对超高强混凝土抗腐蚀性能的影响规律。
结果表明：水胶比为12％的超高强混凝土与使用了防腐剂的水胶比为50％的普通混凝土拥有相同的抗腐蚀性。
即使该超高强混凝土产生了宽度小于0.6ｍｍ的裂缝，其抗腐蚀性能依然与使用了防腐剂的水胶比为55％的普通混凝土相当。
掺加硅粉后的超高强混凝土比普通混凝土具有更好的抗腐蚀性，其主要原因在于超高强混凝土致密的结构抑制了引发钢筋锈蚀物质的渗透。
关键词：超高强混凝土；加速腐蚀试验；抗渗性；裂缝影响超高强混凝土作为一种新兴的水泥基材料，因其强度大、耐久性好等优点目前已在多个城市的高层建筑及大跨度桥梁中得到应用。
大量实验研究表明，超高强混凝土的浆体结构紧密，其抗压强度远高于普通混凝土；超高强混凝土几乎密不透水，具有出色的抗外部腐蚀的能力；因其内部存在大量没有水化反应的水泥颗粒，使其在开裂状态下可以进行自我修复。
其中，超高强混凝土的抗腐蚀能力越来越受到重视，抗腐蚀能力直接影响到建筑物长达几十年的运营成本。
1混凝土开裂对钢筋腐蚀的影响通过加速锈蚀试验，研究超高强度混凝土的裂纹宽度对钢筋锈蚀的影响规律。
1.1混凝土及添加剂材料该部分试验所用添加剂情况见表１所示，所用混凝土骨料见表2所示，混凝土配合料见表3所示。
1.2裂缝宽度试件裂缝的设置方法为：将0.1～0.6ｍｍ的不锈钢板嵌入样品中，混凝土固化后，将不锈钢板移出。
以前文无裂缝试件作为对照组，本部分实验试件上的裂缝宽度分别设置为0.1、0.2ｍｍ和0.6ｍｍ。
混凝土的抗腐蚀性能与防腐措施混凝土是一种普遍应用于建筑、基础设施和工程结构中的材料，其重要性不可忽视。
然而，随着时间的推移，混凝土很容易受到气候、化学物质和其他外部因素的腐蚀影响。
因此，了解混凝土的抗腐蚀性能以及采取相应的防腐措施是至关重要的。
一、混凝土的抗腐蚀性能1. 抗硫酸盐腐蚀性能硫酸盐是混凝土结构最常见的腐蚀因素之一。
当混凝土暴露在高硫酸盐含量的环境中时，硫酸盐会与混凝土中的钙、铝、硅等元素发生化学反应，导致混凝土的体积膨胀，并逐渐破坏混凝土的结构。
因此，在建筑设计和施工中，应根据所处环境的硫酸盐浓度来选择合适的混凝土配方，增加混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。
2. 抗氯离子腐蚀性能氯离子是另一个常见的混凝土腐蚀因素。
当混凝土中的氯离子浓度过高时，它们会渗透到混凝土内部，并与混凝土中的钢筋发生腐蚀反应，导致钢筋锈蚀和混凝土的开裂。
为了增强混凝土的抗氯离子腐蚀性能，可以使用掺有氯离子抑制剂的混凝土，或者在混凝土表面涂覆防水涂料来减少氯离子的侵入。
3. 抗碳化腐蚀性能碳化是混凝土腐蚀的另一个重要原因。
当混凝土暴露在高浓度二氧化碳或其他酸性气体的环境中时，碳酸反应会导致混凝土中的钙化合物溶解，降低混凝土的碱度，使得钢筋失去保护，从而引起钢筋锈蚀和混凝土的脆化破坏。
为了提高混凝土的抗碳化腐蚀性能，可以控制混凝土中碳化的深度和速度，增加混凝土的碱度，并采取有效的防护措施，如表面抹灰、涂层或防碳化涂料等。
二、混凝土的防腐措施1. 混凝土配方设计混凝土配方设计是防腐的基础。
在设计混凝土配方时，应综合考虑施工环境、材料性能和使用要求等因素。
选择合适的胶凝材料、骨料、掺合料和外加剂，并按照一定比例组合，以提高混凝土的强度、致密性和耐腐蚀性。
2. 表面防护措施混凝土表面的防护措施可以有效减少腐蚀的发生。
常见的表面防护措施包括表面抹灰、喷涂防水涂料和涂层等。
抹灰可以填平混凝土表面的毛细孔隙，减少水分和有害物质的渗透。
广东建材２００８年第８期表１Ｃ４０混凝土配合比材料水泥（ｋｇ／ｍ３）粉煤灰（ｋｇ／ｍ３）砂（ｋｇ／ｍ３）５～３１．５ｍｍ碎石（ｋｇ／ｍ３）水（ｋｇ／ｍ３）减水剂（ｋｇ／ｍ３）坍落度（ｍｍ）３／２８ｄ立方体抗压强度（ＭＰａ）用量３３０９０７０５１１０５１６８６．７２１４２／１６９３４．９／５０．２硫酸盐侵蚀是混凝土化学侵蚀中最广泛和最普通的形式。
硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硫酸镁等硫酸盐均会对混凝土产生侵蚀作用。
在污水处理厂、化纤工业、制药、制皂业等厂房附近的地表水和地下水中由于硫酸盐浓度相对较高，混凝土结构物的硫酸盐侵蚀破坏现象较为常见。
硫酸盐侵蚀破坏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。
其破坏实质是，环境水中的硫酸根离子进入其内部，与水泥石中一些固相组分发生化学反应，生成一些难溶的盐类矿物而引起。
这些难溶的盐类矿物一方面可形成钙矾石、石膏等膨胀性产物而引起膨胀、开裂、剥落和解体，另一方面也可使硬化水泥石中ＣＨ和Ｃ－Ｓ－Ｈ等组分溶出或分解，导致水泥石强度和粘结性能损失。
当硫酸盐浓度较高时干湿交替作用下会发生硫酸盐结晶破坏，结晶的硫酸盐会产生类似冻融的膨胀破坏，集料的坚固性实验就是直接用饱和Ｎａ２ＳＯ４溶液干湿交替５循环后的质量损失来衡量。
通常情况下，混凝土受硫酸盐侵蚀后表面泛白，风干后更为明显，损坏通常在棱角处开始，进而表面剥落，伴随着着裂缝发育层层推进，极端情况下有可能导致结构崩溃。
１原材料、试验方法及试验结果选用佛山某混凝土搅拌站日常供应Ｃ４０商混实际使用的混凝土原材料。
水泥为英德龙山水泥有限公司生产的海螺牌Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ水泥，广电Ⅱ级粉煤灰，细集料为肇庆西江砂，细度模数２．９；粗集料为广州增城永和石场生产的５～３１．５ｍｍ花岗岩碎石；减水剂采用佛山瑞安建材科技有限公司生产的ＬＳ－３００缓凝高效减水剂。
具体配比见表１。
按标准成型１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×５５０ｍｍ的混凝土抗折试件６个，试件于２０±２℃静停２４小时，脱模。
耐海水腐蚀混凝土的试验研究【摘要】分析了在海水中建造混凝土构筑物遭受腐蚀的可能原因并经试验验证，在混凝土中掺加复合矿物质掺合料，并采取提高密实度的措施，较好地解决了水泥石不耐腐蚀、密实度低和抗冻性差等问题，混凝土耐久性有了很大提高。
【关键词】海水；混凝土；腐蚀；防护0.概述海洋混凝土构筑物因海水腐蚀仅几年就已出现明显的混凝土剥蚀、开裂等现象。
很久以来，工程技术人员认为混凝土耐海水腐蚀的能力是良好的，因此，对于海水腐蚀的危害性没有足够的认识和重视，在这方面投入的研究也比较少，并且多数研究人员只是从单方面考虑混凝土的腐蚀过程和构筑物的使用条件，忽视了混凝土与海洋环境的相互作用对海上混凝土构筑物的有害影响。
1.海水的化学成分有资料显示，海水中有元素80多种，其含量的多少大不相同。
海水中的元素大多以离子形式存在，表现为无机的盐类。
海水中各种盐的含量比例比较稳定，但是海水的总含盐量在不同的海水里的变化范围很大。
有代表性的海水中主要盐分及其含量如表1所示。
2. 海水腐蚀混凝土的机理2.1溶出性腐蚀在通常情况下，与水泥石水化产物的溶解和迁移有关的溶出性腐蚀，似乎不可能发生在海水中的混凝土结构上，因为海水中所含的盐类首先会引起其它类型的腐蚀。
但是，由于水泥石与海水的相互作用，同混凝土接触的海水，特别是渗入混凝土内部的海水，其成分发生了很大变化。
在表层中的Mg2+和CO32-呈结合状态，从过饱和溶液中沉淀出来的CaSO4·2H20，也在发生交换反应的地方积聚。
渗入混凝土深部的海水含有大量的NaCl，以及一些CaCl2、CaSO4和少量未直接参加反应的其它盐类，这种成分的海水能够溶解水泥石的大多数组分，亦即已经形成了发生溶出腐蚀过程的条件。
然而，只要海水不渗入混凝土，溶出性腐蚀就不可能发生。
2.2阳离子交换型腐蚀镁盐（MgCl2+MgSO4+MgBr2）在海水中的含量仅次于NaCl，占海水总含盐量超过16.0%。
对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性研究发布时间：2022-10-11T01:29:35.210Z 来源：《建筑实践》2022年10期5月（下）作者：吴晴志[导读] 建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标吴晴志身份证号：43250219810926**** 广西壮族自治区林业勘测设计院摘要：建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标，而钢筋部分的锈蚀是混凝土构件耐久性指标的一项关键影响因素。
如果钢筋混凝土的耐久性发生减弱，失去了对钢筋部分的支撑和保护的效果，水泥混凝土出现中性化或者是发生裂开等问题，没有了碱性性质的混凝土对于钢筋部分的保护，其钝化膜就会出现剥离并出现锈蚀。
文章主要讨论了钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响，通过文献调研及个人在工作过程中的总结，分析了钢筋的锈蚀机理，影响钢筋锈蚀的因素，及预防钢筋锈蚀以及提升混凝土结构耐久程度的方案。
关键词：钢筋；水泥；混凝土；耐久程度；钢筋锈蚀 1研究背景建筑构件的功能和特性主要包括其安全特性、通用特性以及结构的耐久程度等三个主要层面。
这当中耐久程度有关的要求是指在正常维护条件下结构不发生严重的风化、腐蚀、脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等。
各种因素对混凝土耐久性的影响程度是不同的。
影响混凝土耐久性的因素按如下因素进行了排列：钢筋锈蚀、冻融破坏和可能出现侵蚀的外部环境带来化学以及物理方面的效应。
钢筋部位出现锈蚀属于钢筋水泥混凝土结构的耐久程度受到削弱以及破坏的最重要的原因之一。
2钢筋部分发生锈蚀现象的原理2.1锈蚀现象发生的原理我们分析金属材料发生腐蚀现象的各种原理，发现可以将其划分为化学方面的腐蚀以及电化学方面的腐蚀现象两大种类。
一般状态之下，电化学方面的腐蚀现象要比化学方面的腐蚀现象发展的速度快得多，同时发生的场合也更加普遍，对于建筑结构造成的危害也就更大。
水泥混凝土的构件中钢筋部位发生腐蚀现象通常是金属铁和电解质间发生了相互作用，是一种电化学方面的腐蚀现象。
混凝土孔结构与抗腐蚀性能的试验研究
研究混凝土材料的抗腐蚀性问题是解决混凝土耐久性问题的一个重要方面。
虽然国内外众多学者在探讨混凝土耐久性的有关问题，但在混凝土孔结构与性能方面，主要侧重于混凝土材料强度与孔结构的关系研究，对于混凝土材料的耐久性与孔结构的关系研究尚不充分。
本文对不同水胶比，掺入不同掺和料的混凝土进行了抗冻性和孔结构的试验与测试，分析得出混凝土孔结构与抗腐蚀性的关系。
标签：混凝土孔结构抗腐蚀性
混凝土是一种非均匀的、多元、多孔的，固、液、气三相并存的复合材料，混凝土构件所处环境中的某些腐蚀性介质会通过孔隙进入混凝土内部，与孔隙中的氢氧化钙饱和溶液及水泥水化物接触发生某种化学反应及一系列物理、化学破坏作用。
本文通过对不同强度等级和掺入不同掺和料的混凝土进行试验，研究抗腐蚀性与混凝土孔结构的关系。
1 原材料及抗腐蚀性能测试
1.1 材料本次试验采用永登祁连山水泥有限公司生产的P.O 4
2.5普通硅酸盐水泥。
细骨料和粗骨料分别选择级配良好的中砂和碎石，粉煤灰采用安徽淮南平于电厂及郑州金龙源粉煤灰综合利用有限公司的Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉为安徽朱家桥水泥有限公司生产。
所掺化学外掺剂有减水剂和引气剂。
C50混凝土采用的减水剂为液体状的ADV A-152型减水剂，在拌和时考虑相应的含水量；C20、C30、C40混凝土采用的减水剂为粉状的花王减水剂。
根据总体思路，进行配合比设计，在设计时要注意两个指标，一是新拌混凝土的坍落度控制在140～180mm；二是含气量控制在5%±1%。
1.2 试验方案针对本课题研究的内容，选择配制了4种不同强度（C20、C30、C40、C50）的混凝土，具有不同的水胶比(0.66、0.5、0.38、0.32)，并在此强度前提下分别掺加复合矿物掺和料（文中简称矿物掺和料）、化学外加剂（主要作用是使混凝土有一定含气量）及同时掺入这两种材料（双掺），从而使混凝土在强度大体相同情况下，形成不同的孔结构。
对配制的不同强度、不同含气量的混凝土进行孔结构测试，并进行抗腐蚀试验，根据所测得的实验数据，分析混凝土孔结构和抗腐蚀性之间的关系。
在所涉及的各数据表中，JC系列的为基准混凝土（不掺矿物掺和料及引气剂）；FC系列的为掺矿物掺合料的混凝土；YC系列的为掺引气剂混凝土；FYC系列的为既掺矿物掺和料又掺引气剂的双掺混凝土。
1.3 试验方法采用压汞法测水泥石的孔结构[2]，仪器使用美国MICROMERITICS INSTRUMENT CORPORATION生产的AutoPore IV 9500全自动压汞仪。
将成型的混凝土（40mm×40mm×160mm）采用保湿养护，1天后拆模，然后
放入温度为20±3℃，相对湿度达到90％以上的标养室养护，未掺掺合料的混凝土试件养护28天，测量部分混凝土试件28天的抗压、抗折强度，掺掺合料的混凝土试件养护56天，测量部分混凝土试件56天的抗压、抗折强度，然后分别浸泡于强腐蚀溶液和水中，并且在强腐蚀溶液中以干湿循环腐蚀方式进行腐蚀，C50、C40、C30组在腐蚀50和100天时，定期测定混凝土试件的抗压抗折强度；C20组在腐蚀25、50、75和100天时，定期测定混凝土试件的抗压抗折强度。
并按以下公式计算抗蚀系数。
Kp=■×100%
Kc=■×100%
式中：Kp—抗折抗蚀系数；kc—抗压抗蚀系数；fp—表示试件在侵蚀液中一定龄期时的抗折强度；fc—表示试件在侵蚀液中一定龄期时的抗压强度；fp水—表示与侵蚀液腐蚀龄期相同，水浸泡养护方式下试件的抗折强度；fc水—表示与侵蚀液腐蚀龄期相同，水浸泡养护方式下试件的抗压强度。
2 试验结果与分析
2.1 混凝土孔隙率与水胶比的关系设计强度等级不同，外掺材料不同的混凝土孔结构特征参数见表2-1。
对于不同掺和料的混凝土，随着其水胶比的降低，其总孔隙率、最可几孔径的降低，其抗冻融性越好.混凝土的孔隙率与水胶比的关系可用对数函数式(1)来表示[1]：
y=a+blnx (1)
式中：y—混凝土的孔隙率，%；x—混凝土的水胶比；a，b—试验常数，回归结果如表2-2所示。
2.2 混凝土抗腐蚀性与水胶比的关系设计强度等级不同，外掺料不同的混凝土抗腐蚀性试验结果见表2-3，表2-4。
2.3 混凝土水胶比与水泥石孔分布的关系用压汞测孔法得出的结果与我国著名科学家吴中伟提出对混凝土中的孔径划分相符，孔径小于20nm的孔为无害孔；孔径为20～100nm的为少害孔；孔径在100～200nm的为有害孔；孔径大于200nm则为多害孔[3]。
不同强度等级、不同外掺材料的混凝土的水泥石孔分布如图2-1所示。
3 结论
3.1 混凝土掺入矿物掺和料、均能明显改善混凝土的抗腐蚀性；混凝土单独掺入引气剂，抗腐蚀性降低，双掺矿物掺和料和引气剂时居中。
C20、C30混凝
土抗腐蚀性较差。
3.2 对于双掺混凝土，随着其水胶比的降低，其总孔隙率、最可几孔孔径的降低，其抗腐蚀越好。
总体而言，单掺掺和料混凝土抗渗性最好。
其次为双掺混凝土。
引气混凝土抗腐蚀性比基准混凝土稍差。
双掺混凝土及单掺掺和料混凝土只要水胶比小于0.40均具有较强抗腐蚀性。
3.3 从孔径分布来看，双掺引气剂及矿物掺和料的混凝土与基准相比，强度等级低的，小于50nm的少害孔所占比例增大，强度等级高的，小于20nm的少害孔所占比例增大。
大于200nm的孔所占比例也相应增加；与掺掺和料混凝土相比，孔径分布朝大孔方向转移；与引气混凝土相比，强度等级低的，小于50nm 的少害孔所占比例增大，强度等级高的，小于20nm的少害孔所占比例增大。
大孔比例有所降低。
孔的分布更为合理。
参考文献：
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