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硫酸盐腐蚀下混凝土构件受弯承载力试验研究

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收稿日期:2005-01-18　基金项目:国家自然科学基金资助项目(5973838356)　作者简介:郭乐宁(1956-),男,山东广饶人,副教授.　第16卷第1期中原工学院学报Vol.16　No.12005年2月JOURNALOFZHONGYUANINSTITUTEOFTECHNOLOGYFeb.,2005

文章编号:167126906(2005)0120009204

硫酸盐腐蚀下混凝土构件受弯承载力试验研究

郭乐宁1,郭乐工2,黄振国2,范颖芳2

(1.上海师范大学,上海　200231;　2.郑州大学,河南郑州　450002)

摘　要:　通过采用替换构件方法进行硫酸盐介质环境中长期工作钢筋混凝土受弯构件试验,分析了混凝土构件腐蚀受力机理和破坏形态,提出了硫酸盐长期腐蚀作用下混凝土构件抗弯承载力计算模式,与试验结果符合良好.关　键　词:　硫酸盐介质;腐蚀作用;混凝土梁;抗弯承载力中图分类号:　TU375.1文献标识码:　A

硫酸盐等腐蚀作用下混凝土结构腐蚀受力机理和

抗弯承载力确定是国内外学者研究的热点.美国学者

米勒从1923年开始在含硫酸盐土壤中进行混凝土的

腐蚀试验[1].我国研究人员进行可渗透混凝土试块的

硫酸盐腐蚀试验研究[2,3].迄今为止国内外学者均进

行模拟试验,对在实际环境中遭受硫酸盐介质长期腐

蚀作用下混凝土构件的反应及受力机理的研究基本未

予涉及.本文采用替代构件法选取14组混凝土圆柱体

试件进行了混凝土材料性能试验,选取6根在硫酸盐

介质侵蚀下实际工作14年的钢筋混凝土构件进行了

抗弯极限承载力试验,分析了钢筋混凝土受弯构件腐

蚀受力机理与破坏模式,建议了构件抗弯承载力计算

模式,为科学评估有害介质环境下长期工作的钢筋混

凝土结构耐久性与承载能力提供了参考依据.

1　混凝土材料性能试验

采用取芯法从拆卸构件中截取14组混凝土圆柱

体试件进行了混凝土材料性能试验.试件芯样直径65

mm,按1∶

1的比例加工切成试样,两端磨平,在300kN万能压力机匀速加载进行抗压试验.试验结果见表1.基于混凝土圆柱体抗压强度试验值,按如下方法

换算为混凝土立方体抗压强度值:设μcor为每组芯样

混凝土圆柱体抗压强度的平均值,σ为每组芯样混凝土圆柱体抗压强度的均方差,则该组芯样混凝土圆柱

体抗压强度的特征强度fcor=μcor-11645σ.对于每组

芯样,比较芯样强度最小值与特征强度值,取二者较大

值为其混凝土圆柱体抗压强度推定值f′c.对于普通强

度等级混凝土,可近似按下式确定混凝土立方体抗压

强度值.

f′c/fcu,k=0183(1)

则每组试样的混凝土轴心抗压强度标准值、轴心抗压

强度设计值、轴心抗拉强度标准值、轴心抗拉强度设计

值、混凝土弹性模量等可由文献[4]确定.

表1　混凝土材料性能试验结果[5]N/mm2

构件编号FL-1FL-4FL-8FL-9规范值[4]fcu,k201611711122175311692010fck131811114615124211231314fc9187811910189151169160ftk11571141116611991154ft11121101111811421110Ec×10421572137216831032155

由表1知,与现行规范相比,硫酸盐介质时,混凝

土立方体抗压强度平均增长1512%,轴心抗压强度平

均增长1419%,轴心抗拉强度标准值平均增长715%.

2　试件

试验采用6个试件,直接拆卸自某化肥厂建于1982年硫酸铵装车平台框架梁,现场有害介质主要是二氧化硫气体、氨气、亚硫酸铵盐等.初建时采用200

#混凝土普通硅酸盐水泥,以花岗岩碎石为粗骨料,受力主筋Ⅱ级钢.试件参数列于表2.试件FL-1、FL-2、

FL-4采用两点加载,试件FL-3、FL-8、FL-9采用单点加载.所有试验均在郑州大学结构试验室进行.

表2　试件参数[5]试件编号b/mmh/mml/mmnρ/%FL-117022514903Φ161177FL-216021013403Φ162104FL-320030512503Φ181136FL-420031016003Φ161106FL-830041019203Φ180164FL-930037021803Φ180174

3　钢筋混凝土构件受弯破坏模式

试验表明,受到硫酸盐介质作用的钢筋混凝土受

弯构件可产生弯曲和剪切两类极限破坏模式.

3.1　正截面弯曲破坏在预估正截面开裂荷载达到时,并没有产生弯曲

裂缝.当荷载增加到当(014～018)倍极限破坏荷载时,在构件纯弯段产生弯曲裂缝.随荷载增加弯曲裂缝发

展,受压区混凝土压溃,受拉纵筋屈服,梁发生正截面

弯曲破坏,如试件FL-1、FL-8、FL-9等.从荷载—挠

度曲线看,与未受到硫酸盐介质作用的钢筋混凝土受

弯构件的受力规律相一致,见图1.

图1　试件FL-1荷载

—挠度曲线

3.2　斜截面剪切破坏与正截面受弯的情形相似,在预估正截面开裂荷载达到时,并没有产生弯曲裂缝.当荷载增加到(0.6～

017)倍极限破坏荷载时,在构件纯弯段产生弯曲裂缝.随荷载增加弯曲裂缝发展不快.在接近极限破坏荷载时,出现斜截面裂缝.斜裂缝一旦产生,迅速开展,最后梁沿斜截面剪切破坏,如试件FL-2、FL-3、FL-4等.由图2示荷载—挠度曲线看,与未受到硫酸盐介质作

用的钢筋混凝土受弯构件的受力规律相一致.

图2　试件FL-4荷载—挠度曲线

4　试验主要结果与分析

4.1　试验结果与计算结果的比较由表3可见,Pcu与Pu比值的平均值μ=1115,均

方差σ=01016,变异系数δ=01014;Psu与Pu比值的平

均值μ=1126,均方差σ=01031,变异系数δ=01025;

Psu与Pcu比值的平均值μ=1145,均方差σ=01043,变

异系数δ=0103.结果表明,在本文替换构件实际受力

工作环境条件下,采用文献[4]材料强度规定值和计算

方法确定的未腐蚀构件抗弯极限承载力,与按照硫酸

盐腐蚀后钢筋与混凝土材料强度实测值确定的构件抗

弯极限承载力在总体上比较吻合.

表3　试验主要结果与比较

试件编号Pu/kNPcu/kNPsu/kNPcuPuPsuPuPsuPcu破坏模式

FL-1107130126177165111811541130弯曲破坏FL-2113140126180180111211591142剪切破坏FL-3193175208104170110701860182剪切破坏FL-4156148158170220110111411138剪切破坏FL-8209181254150340112111621136弯曲破坏FL-9167105221181280113311681126弯曲破坏注:

Pu分别为根据现行结构设计规范[6]钢筋与混凝土材料强度规定值和计算方法确定的未腐蚀钢筋混凝土受弯构件极限破坏荷载计算值;Pcu分别为采用硫酸盐腐蚀后钢筋与混凝土材料强度实测值和现行结构设计规范计算方法确定的腐蚀钢筋混凝土受弯构件极限破坏荷载计算值;Psu分别为硫酸盐腐蚀后钢筋混凝土受弯构极限破坏荷载试验值.

4.2　影响因素分析硫酸盐介质腐蚀前后,构件抗弯承载力试验值与

计算值比值平均值为1126,最小值0182,出现于试件

FL-3.对试件外观察看可见,试件FL-3跨中区段裂・01・ 中原工学院学报 2005年　第16卷　缝密集混凝土严重腐蚀,其它试件无明显裂缝出现.根据现场调查的实际荷载计算,试件FL-3跨中最大弯矩截面荷载应力比0134.其余试件荷载应力比约为

0117～0126.说明处于较高的荷载应力水平与腐蚀介质共同作用下的构件,混凝土损伤较严重些,构件极限荷载随荷载应力比增大而减小.因此硫酸盐介质腐蚀作用对构件极限承载力的外部主要影响因素既有腐蚀作用时间长短又有荷载应力水平作用历史纪录.在大体相同的腐蚀介质环境和持续腐蚀时间下,对于经历不同的荷载应力水平历史作用的各个混凝土构件而言,发生在各个构件混凝土的腐蚀程度完全不一样,较高的荷载应力水平下的构件将发生较严重的混凝土腐蚀和实际极限承载力的蜕化.4.3　混凝土构件腐蚀受力机理分析现场调查与试验表明,硫酸盐对钢筋混凝土的腐蚀作用主要是硫酸盐对混凝土的腐蚀.在腐蚀过程中,硫酸根离子与水泥组分发生化学反应生成大量的胶凝物质,如钙矾石,从而使混凝土韧性提高;另一方面,由于钙矾石具有吸水膨胀特性,填充混凝土空隙,导致混凝土体积膨胀,在混凝土内部产生膨胀压应力.分布于整个构件的膨胀压力使混凝土受拉区处于初始受压状态.随荷载增加,由荷载产生的拉应力抵消初始膨胀压应力,混凝土受拉区应力为零.随荷载增加,截面下边缘混凝土开始受拉.当混凝土达到极限抗拉强度时,截面开裂.文献[3]指出:与未侵蚀情况相比,在荷载产生

0%～50%的应力比和硫酸盐介质溶液浸泡120d的共同作用下,混凝土试块的相对抗弯强度和相对抗压强度不仅不降低,反而有所增加.这些现象表明硫酸盐介质与混凝土中水泥水化物的侵蚀作用产生了复杂的多重效应,其侵蚀机理有待更进一步的研究

.

5　钢筋混凝土构件抗弯承载力计算

模式

由前分析,建议对未腐蚀混凝土构件抗弯承载力的折减来计算硫酸盐介质长期腐蚀下钢筋混凝土构件抗弯承载力.5.1　构件承载力折减系数设β为硫酸盐介质长期腐蚀作用对构件承载力折减系数(其影响因素包括荷载应力水平、腐蚀作用时间等),定义为硫酸盐腐蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力与未腐蚀构件抗弯承载力之比,即有

β=MsuMu(0≤β≤110,若β>110,取β=1

10)

(2)若已知截面荷载应力比,构件承载力折减系数为

β=1-3σF5(0≤β≤110,若β>110,取β=110)

(3)其中,Mu—现行结构设计规范材料强度规定值和计算

方法确定构件抗弯承载力;Msu—硫酸盐长期腐蚀下钢筋混凝土构件抗弯承载力试验值;σF—截面荷载应力比.σF≥30%;当σF<30%,取σF=30%,由现场混凝土结构实际作用荷载和原位检测材料性能指标值计算确定.5.2　钢筋混凝土构件抗弯承载力计算由公式(2)或公式(3)得

Msu=βMu=(1-3σF5)Mu(4)

式(4)即为硫酸盐介质长期腐蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力计算模式.5.3　计算实例以试件FL-3为例.已知混凝土强度等级C20,受力主筋Ⅱ级钢,h0=275mm,b=200mm,试件三分点集中加荷,剪跨长度α=550mm,β=0182,σF=0134.(1)采用现行结构设计规范计算方法和受硫酸盐介质腐蚀钢筋与混凝土材料强度实测值确定腐蚀钢筋混凝土受弯构件极限破坏荷载.由表2和文献[5],已知试件FL-3有关计算参数fc=8119N/mm2,fy=451

N/mm2,As=723mm2,根据正截面承载力计算公式有

Mu=fyAs(h0-fyAs2α1fcb)

=451×723×(275-451×7232×8119×200)=57121kNm

Pcu=2βMuα=0182×2×571210155=170159kN

or

Pcu=2βMuα=(1-3σF5)=(1-3×01345)×2×571210155=165160kN (2)采用现行结构设计规范钢筋与混凝土材料强度规定值和计算方法确定腐蚀钢筋混凝土受弯构件极限破坏荷载.根据混凝土结构设计规范[4],试件FL-3选用有关计算参数fc=916N/mm2,

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公路工程水水泥抗硫酸盐试验检测技术

公路工程水水泥抗硫酸盐试验检测技术

公路工程水水泥抗硫酸盐试验检测技术

摘要：在建筑工程中，水泥混凝土是其重要组成部分，其性能直接关系到建筑物的安全与稳定。硫酸盐腐蚀是影响水泥混凝土安全运行的重要危险因子。因此，在现有的研究基础上，需要结合有关实验方法和实验资料，采取行之有效的技术措施，改进和提高水泥混凝土的性能。

关键词：公路工程；水泥混凝土；抗硫酸盐

引言

硫酸盐腐蚀是影响建筑物安全和质量的重要因素，因此，如何有效地处理硫酸盐腐蚀已成为目前建设中的一个重要课题。通过水泥混凝土的耐硫酸盐腐蚀实验，探讨了硫酸根对混凝土腐蚀的影响。提高水泥的耐硫酸盐腐蚀能力，使其在建筑施工中得到更好的应用，从而保证结构的稳定。

一、硫酸盐侵蚀水泥混凝土的基本原理

（一）钙矾石结晶

钙矾石晶体腐蚀是一种常见的腐蚀形式，它对混凝土结构的损伤很大。硫酸盐与水泥混凝土中的 Ca (OH)2反应，得到硫酸钙（CaSO4·2H2O)；水化作用下，水泥混凝土中的铝酸钙与硫酸钙发生反应，从而得到了高硫酸盐水化硫铝酸钙。硫酸盐腐蚀会在混凝土结构的内部空隙中产生钙矾石，而钙矾石则会使水泥混凝土产生固体体积膨胀，从而导致混凝土裂缝，破坏混凝土的内部结构。一般而言，硫酸盐的浸蚀强度是由钙矾石的结晶扩展量决定的。此外，随着硫酸盐酸度的升高，钙矾石的结晶性腐蚀也会加剧。

（二）石膏结晶 在硫酸盐浸渍作用下，当SO4浓度达到一定程度时，会出现钙矾石和石膏晶体，在形成石膏晶体时，使原有的固相结构发生变化，导致水泥混凝土的内部结构受到破坏。

（三）物理侵蚀

由于硫酸盐的浓度太高，会导致水泥混凝土的结晶析出，形成结晶，在水泥混凝土的孔隙中会发生膨胀，并在一定程度上形成结晶压力，如果结晶的压力超过了抗拉强度，那么就会导致混凝土的内部结构受到损伤。因此，要想提高水泥混凝土的抗硫化能力，就必须按照硫酸盐腐蚀的基本理论，进行有针对性的实验，从而了解硫酸盐腐蚀的反应机制，从而判断和分析水泥混凝土的抗硫化能力。

城市污水处理构筑物钢筋混凝土腐蚀研究

城市污水处理构筑物钢筋混凝土腐蚀研究

6科技资讯

科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.08SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION建筑科学

随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视，城市排水设施建设得到迅猛发展。以重庆为例，“十一五”期间，重庆市将投入500亿元，发展循环经济，加强生态环境保护。主城集中污水处理率达85％以上，主城以外地区集中污水处理率达30％，主城市政污泥集中处置率达50％以上，主城内中水回用率达25％。调查表明，污水处理构筑物的耐久性状况远比其他结构差，而一旦污水处理厂限于停顿维修，直接影响城市人民的正常生活秩序，破坏城市生态。由此，分析污水环境下混凝土的腐蚀机理，将对污染环境下混凝土的结构设计及使用寿命延长提供重要依据。除了常见的冻害、碳化等，污水环境下还有着以下几种腐蚀。1盐腐蚀1.1混凝土的盐结晶腐蚀在液面以上部位，由于毛细作用，混凝土孔隙中充满了液体，当水位及环境温度变化时，液相中的盐份析出，在一定温度和湿度下转化为体积膨胀的结晶水化物，体积膨胀，破坏混凝土结构[1]。表1给出了各种盐类结晶膨胀率，可见最大的膨胀率可达到311％，足以破坏混凝土。1.2硫酸盐的化学腐蚀硫酸盐侵蚀混凝土破坏是一个复杂的物理化学过程，其实质是外界侵蚀介质中的S042-进入混凝土的孔隙内部，与水泥石的某些组分发生化学反应生成膨胀性产物，而产生膨胀内应力，当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时，就会使混凝土强度严重下降，导致混凝土遭受破坏。根据结晶产物和破坏型式的不同，硫酸盐侵蚀破坏可分为两种类型[2]，[3]:钙矾石膨胀：破坏绝大多数硫酸盐对混凝土都有显著的侵蚀作用，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Ca(OH)2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(3CaOAl2033CaSO431H20即钙矾石，简写为AFt)。以Na2SO4为例，其反应方程式为：Na2SO410H20+Ca(OH)2=CaSO42H20+2NaOH+8H203(CaSO42H20)+4CaOA120312H20+14H20=3CaOAl2033CaSO431H20+Ca(OH)2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，使固体体积显著增大，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猬状析出，放射状向四方生长，互相挤压而产生极大内应力，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现少数较粗大的裂缝。石膏膨胀破坏：当侵蚀溶液中S042-浓度相当高(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(CaSO42H2O)结晶析出，反应方程式为：Na2SO410H2O+Ca(OH)2=CaSO42H2O+2NaOH+8H2O从Ca(OH)2转变为石膏，体积增加的原来的两倍，使混凝土因内力过大而导致膨胀破坏。2微生物腐蚀微生物腐蚀是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀(MicrobiallyInfluencedCorrosion)。引起腐蚀的微生物有很多种，硫酸还原菌、真菌、蓝细菌、硝化细菌、几乎各种厌氧菌、真菌，这些细菌不仅造成混凝土的劣化，对其中的钢筋、铁件也造成强烈的腐蚀[4],[5]。微生物的腐蚀主要是由其生命活动中产生腐蚀性物质而造成的[6]。微生物的代谢过程可分为好氧和厌氧两种。好氧代谢主要发生在供氧充分的区域，如曝气池、沉淀池的水面表层等处，厌氧代谢主要发生在贫氧的环境，如地下管网、沉淀池的水下部位等[7]。两种代谢过程的产物不同，腐蚀机理也不一样。2.1好氧菌对混凝土的腐蚀好氧菌在代谢过程中会消耗污水中的溶解氧，营养源是污水中存在大量碳氢化合物、蛋白质、纤维素等有机物质，代谢排出有机酸、二氧化碳、硫酸根离子等。好氧生物处理过程的生化反应方程式如下：C、H、O、N、S+O2CO2+H2O+NH3+SO42-+...+能量C、H、O、N、S+能量C5H7NO2C5H7NO2+O2CO2+H2O+NH3+SO42-+...+能量产生的碳酸、有机酸对碱性的混凝土产生溶解性的腐蚀。2.2厌氧菌对混凝土的腐蚀调查表明，厌氧菌侵蚀最严重的部位是地下排污管网，最主要的元凶是硫酸盐还原菌(SRB)[8]。硫酸盐还原菌(SRB)是指在厌氧条件下能把硫酸根还原成二价硫的一群细菌，主要是脱硫弧菌属的细菌[9]。污水和废水中的有机和无机悬浮物随水流流动而逐渐沉积于管道底部成为淤泥，淤泥中的硫酸根离子被硫还原菌还原，生成硫化氢。释放的硫化氢气体进人管道内未充水的上部空间，与管壁相接触.在管壁上，硫化氢由于生物化学的作用，氧化生成硫酸，在硫酸的不断作用下，管壁混凝土被腐蚀。污水中既有有机的硫化物也有无机的硫化物，当污水管中的污水流速较低时，硫酸盐还原菌很容易在管壁上成为菌落。在贫氧条件下，它能将含硫蛋白质及硫酸盐还原为硫化物，生成H2S，与水结合形成对混凝土、金属等多种材料有腐蚀的硫酸，从而使混凝土和钢筋产生腐蚀。含硫蛋白质在厌氧条件下分解出硫化氢，方程式如下：在厌氧状态下，硫酸根作为受氢体，使硫酸盐还原成H2S，如遇氧气，则会进一步生成硫酸，方程式如下：2.3真菌对混凝土的腐蚀在分类学上，真菌不同于细菌。细菌是单细胞的真细菌，而真菌是真核生物，真菌能侵蚀很多有机物，包括聚合物、纤维城市污水处理构筑物钢筋混凝土腐蚀研究陈进1李建军2闻宝联3(1.重庆市排水有限公司重庆400020；2.天津管道集团天津300200；3.天津市市政工程研究院天津300074)摘要：城市污水对钢筋混凝土的腐蚀日益引起人们的重视，文中分析了污水环境下盐分和微生物对钢筋和混凝土腐蚀的机理，并指出：混凝土构筑物的劣化是多种因素共同作用的结果，既有环境作用，也有生物化学腐蚀和物理化学腐蚀，不同的结构部位所处环境部同，遭受的腐蚀因素也不相同，防护的重点也应各有侧重。关键词：污水微生物混凝土腐蚀中图分类号：TU528；TU823文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)03(b)-0086-02

混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法

混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法

混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法

标题：混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法

引言：

混凝土是现代建筑中广泛使用的重要建材之一，但在某些情况下，混凝土表面会遭受到硫酸盐的侵蚀，导致结构衰败和损害。本文将深入探讨混凝土中硫酸盐侵蚀的原理，以及一些有效的防治方法。

一、硫酸盐侵蚀的原理

1. 混凝土中的硫酸盐来源

1.1 大气中的硫化物：例如来自大气污染物的二氧化硫，会在空气中与水反应生成硫酸根离子。

1.2 地下水和土壤中的硫酸盐：地下水和土壤中的硫酸盐通常来自含有硫酸盐的酸性岩石，或者是由人为原因引起的，如污水渗入土壤或含硫污染物的倾倒。

2. 硫酸盐对混凝土的侵蚀作用

2.1 硫酸盐与水反应：硫酸盐在混凝土中与水反应生成硫酸，使混凝土中pH值下降，同时释放出大量的氢离子。

2.2 硫酸离子的腐蚀作用：硫酸离子对混凝土中的水化产物、钙铝硅酸盐胶凝材料和钢筋等产生腐蚀作用，导致混凝土的体积膨胀、强度降低，进而引发开裂、剥落和结构损坏。

二、混凝土中硫酸盐侵蚀的分类

为了更好地认识混凝土中硫酸盐侵蚀的特点和严重程度，我们将其分为三个等级：

1. 轻度硫酸盐侵蚀：混凝土表面出现轻微腐蚀现象，无明显损害。

2. 中度硫酸盐侵蚀：混凝土表面出现腐蚀现象，开裂和表面剥落明显，并且强度降低。

3. 重度硫酸盐侵蚀：混凝土表面严重腐蚀，大面积剥落和破坏，失去正常的结构强度。

三、混凝土中硫酸盐侵蚀的防治方法

1. 选用合适的混凝土配方：在混凝土原材料中添加硫酸盐抑制剂，合理调整水灰比和骨料的优选，以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

2. 表面保护措施：

2.1 表面涂层：使用耐酸碱的涂层材料，如环氧树脂、聚氨酯等，形成一层防护膜，防止硫酸盐的进一步侵蚀。

2.2 防水材料：混凝土表面涂覆防水材料，减少水的渗透，以降低硫酸盐的侵蚀。

3. 抗渗措施：

3.1 高性能混凝土：采用高抗渗混凝土，减少水分渗透，降低硫酸盐的侵蚀。

混凝土硫酸盐侵蚀的类型及作用机理

混凝土硫酸盐侵蚀的类型及作用机理

收稿日期:2006-05-20

作者简介:金雁南(1972-),男,安徽望江人,高级工程师.文章编号:1005-0523(2006)05-0004-05

混凝土硫酸盐侵蚀的类型及作用机理

金雁南1,周双喜2

(1.杭州绿城房地产集团有限公司,杭州,310007;2.华东交通大学土木建筑学院,江西南昌,330013)

摘要:综合评述了混凝土硫酸盐侵蚀表面特征,硫酸盐侵蚀破坏的几种类型,影响硫酸盐侵蚀的内外因及硫酸盐侵蚀破坏的

机理,研究表明硫酸盐侵蚀是属于结晶型侵蚀.并提出了混凝土硫酸盐侵蚀的判定指标和防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的几

种方法.

关　键　词:硫酸盐侵蚀;类型;机理;方法

中图分类号:X5 文献标识码:A

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一项重要内容,同时也

是影响因素最复杂、危害性最大的一种环境水侵蚀.

从七十年代开始,我国的一些科研单位如国家建材局

建筑材料科学研究院、铁道科学研究院、冶金设计研究院和

水利水电科学研究院等都曾针对具体工程破坏实例,对混

凝土硫酸盐侵蚀问题进行了广泛的研究,取得了许多有益

的科研成果.

1　混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理

混凝土硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学进程,

机理十分复杂,其实质是环境中的SO42-进入混凝土内部,

与水泥石的某些固相组分发生化学反应而生成一些难溶的

盐类矿物,这些难溶的盐类矿物一方面由于吸收了大量水

分子而产生体积膨胀,形成膨胀内应力,当膨胀内应力超过

混凝土的抗拉强度时就会导致混凝土的破坏[1,2],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

致混凝土强度和粘结性能损失[3].

混凝土受硫酸盐侵蚀的特征是表面发白,损害通常在

棱角处开始,接着裂缝开展并剥落,使混凝土成为一种易碎

的,甚至松散的状态.

硫酸盐侵蚀属于结晶性侵蚀,根据结晶产物和破坏形

式的不同,一般把硫酸盐侵蚀分为以下五种类型:

1.1　钙矾石结晶型

绝大多数硫酸盐对混凝土都有显著的侵蚀作用(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Ca(OH)2作用生成硫酸钙,硫酸钙再与水泥石