美国混凝土硫酸盐侵蚀试验方法评析
混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究
混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其性能的优劣直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。
然而，在一些特殊的环境条件下，比如工业污染较为严重的地区，混凝土往往会受到硫酸盐的侵蚀，导致其性能下降甚至损坏。
因此，研究混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能对于提高建筑物的耐久性非常重要。
本文将重点介绍混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展。
一、硫酸盐侵蚀对混凝土的影响硫酸盐是一种常见的化学物质，其在一些工业生产过程和废水中都会存在。
当硫酸盐溶液与混凝土接触时，会引起以下几个方面的影响：1. 钙石膏的生成：硫酸盐与混凝土中的水合硅酸钙反应，形成水合硫酸钙或硫酸钡。
这些产物不仅占据了混凝土孔隙空间，还会破坏混凝土的内部结构，导致强度下降。
2. pH 值的变化：硫酸盐溶液具有较低的 pH 值，与混凝土中的碱性成分发生反应，会导致混凝土碱性减弱，进而降低其抗侵蚀性能。
3. 离子迁移：硫酸盐溶液中的离子会通过水分的迁移，进入混凝土内部。
这些离子的迁移和沉积会引起混凝土的体积膨胀和溶胀，加速混凝土的破坏。
二、提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的方法为了提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，许多研究者提出了多种方法和措施。
以下是其中几种常见的方法：1. 添加防蚀剂：通过在混凝土中添加一定比例的防蚀剂，可以减缓硫酸盐对混凝土的侵蚀速度。
防蚀剂可以形成一层保护膜，隔绝硫酸盐的侵入，同时提高混凝土的密实性。
2. 控制混凝土配合比：合理的混凝土配合比可以提高其抗硫酸盐侵蚀性能。
例如，减少水灰比、增加水泥用量等措施可以提高混凝土的致密性和强度，从而增强其抵抗硫酸盐侵蚀的能力。
3. 使用防蚀背衬材料：在混凝土结构的内侧使用防蚀背衬材料，如塑料薄膜或防蚀涂层等，可以有效防止硫酸盐侵蚀。
4. 表面防水处理：在混凝土表面进行防水处理，如使用防水涂料或防水剂等，可以降低硫酸盐的侵蚀速度，延缓混凝土的破坏。
三、混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的评价方法评价混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的方法有很多，常见的包括：1. 质量损失法：根据硫酸盐侵蚀前后混凝土质量的变化，计算质量损失比例。
硫酸盐侵蚀机理抗硫酸盐侵蚀测试方法与研究
河北理工学院硕士学位论文硫酸盐侵蚀机理及抗硫酸盐侵蚀测试方法的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：***20040420摘要通过长期浸泡、干湿循环等实验方法，利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、能谱仪（ＥＤＳ）＊［ＩＸ射线衍射（ＸＲＤ）等近代测试方法，研究了不同浓度的ＮａｚＳ０４和ＭｇＳＯ。
溶液对硬化水泥石的侵蚀机理，并观察了其相应的破坏行为。
研究发现，在低浓度ＮａｚＳ０４溶液中。
试体内部形成大量的钙矾石；在高浓度Ｎａ２Ｓ０４溶液中，试体内部生成大量的石膏晶体。
其破坏形式是在试体表面产生粗大的裂纹。
而受到ＭｇＳ０４溶液侵蚀时，除在低浓度和高浓度下，仍分别形成钙矾石和石膏外，还伴随着水化硅酸钙凝胶的分解。
其破坏形式是试体表面变得疏松多孔，产生溃散。
采取液相合成、硅酸钙（ｃ３ｓ和Ｃ２ｓ）水化以及萃取硬化水泥浆体三种方法制备了水化硅酸钙凝胶（ｃ—ｓ—Ｈ），并分别用ｌｅｄＬ及饱和浓度的Ｎａ２Ｓ０４溶液和ＭｇＳ０４溶液进行侵蚀，观察了水化硅酸钙凝胶受侵蚀的情况，进一步探讨了硫酸盐对Ｃ．Ｓ－Ｈ的侵蚀机理。
发现在低浓度时，ｃ．Ｓ．Ｈ表面被溶解；在高浓度时，Ｃ．Ｓ．Ｈ除被溶解外，还生成了大量石膏。
从而说明，在没有铝酸盐存在的情况下，Ｃ—ｓ—Ｈ凝胶同样会受到硫酸盐的侵蚀。
其机理为硫酸盐使ｃ—ｓ～Ｈ凝胶发生分解。
对现有的抗硫酸盐侵蚀测试方法进行了分析比较，结果显示，现有的研究方法仍然存在着缺陷，如现有的钡４试方法不能很好的反映长期浸泡于硫酸镁溶液中的试体没有产生明显的膨胀却已失去了强度的现象；都忽略了水泥硬化初期受到硫酸盐侵蚀的情况。
通过本课题的研究，发现干湿循环和测膨胀率的实验方法对硫酸镁侵蚀不敏感，尤其是测膨胀率的方法不适于用来评价水泥抗硫酸镁溶液侵蚀的性能，而长期浸泡实验法则有利于评价硬化水泥石抗硫酸镁侵蚀的性能。
关键词：硫酸盐侵蚀水泥机理测试方法ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｌｆａｔｅａｔｔａｃｋｏｎｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅａｎｄｍｏｒｔａｒｂａｒｓｈａｓｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＮａ２Ｓ０４ａｎｄＭｇＳ０４ａｎｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｅＬｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）ａｎｄＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅｄｅｍｏｌｉｓｈｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｌｓｏｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｓｅｒｖｅｄ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｎＮａｚＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｌｏｗ，ａｌａｒｇｅｍｏｕｎｔｏｆＥｔｔｒｉｎｇｉｔｅｐｒｏｄｕｃｅｓ，ｗｈｅｎｈｉｇｈ，ａｌａｒｇｅｍｏｕｎｔｏｆｇｙｐｓｕｍｐｒｏｄｕｃｅｓ．ＷｈｉｌｅｉｎＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇＥｔｔｒｉｎｇｉｔｅａｎｄｇｙｐｓｕｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｌｏｗａｎｄｈｉ曲ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｉｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅＣ－Ｓ－Ｈｇｅｌｈａｓｂｅｅｎｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ．ＴｈｅｌａｒｇｅｒａｎｄｗｉｄｅｒｃｒａｃｋｓａｐｐｅａｒｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｎＮａ２Ｓ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｎＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｌｏｏｓｅａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｂｅｃｏｍｅｌｏｗｅｒ．Ｃ－Ｓ·ＨＷａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｈｙｄｒａｔｉｎｇｆｒｏｍｃａｌｃｉｕｍｓｉｌｉｃａｔｅ（Ｃ３Ｓａｎｄｃ２ｓ）ａｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｆｒｏｍｈａｒｄｅｎｅｄｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅ，ａｎｄｉｍｍｅｒｓｅｄｉｎＮａ２Ｓ０４ａｎｄＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｌｆａｔｅａｔｔａｃｋｏｎＣ—Ｓ·Ｈ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｎｌｏｗｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎ，Ｃ－Ｓ－Ｈｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ，ｗｈｉｌｅｉｎｈｉｇｈｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｅｘｃｅｐｔｆｏｒｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ；ａｌａｒｇｅｍｏｕｎｔｏｆｇｙｐｓｕｍｐｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔｉｓｋｎｏｗｎｆｒｏｍｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｅｖｅｎｉｆｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｓｎｏａｌｕｍｉｎａｔｅ，ｓｕｌｆａｔｅｃａｎｍａｋｅＣ－Ｓ－Ｈｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｓｕｌｆａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔｋｎｏｗｎｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｓｈｏｗｓｏｍｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ，ｆｏｒｃａｎｂｅｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｔｔａｃｋｅｄｂｙＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｎ’ｔｂｅｒｅｆｌｅｃｔｅｄｗｅｌｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｄｒｙｉｎｇ－ｗｅｔｔｉｎｇｃｙｃｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｎｏｔｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｌｏｎｇ－ｔｉｍｅｉｍｍｅｒｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｔｏｔｅｓｔｔｈｅｓｕｌｆａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎＭｇＳ０４ｓｏｌｕｔｉｏｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｕｌｆａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｌｆａｔｅａｔｔａｃｋｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
水泥与混凝土工程中的硫酸盐侵蚀问题分析
水泥与混凝土工程中的硫酸盐侵蚀问题分析水泥和混凝土广泛应用于建筑业，为我们的城市提供了强大的基础设施。
然而，随着时间的推移，硫酸盐侵蚀成为了水泥和混凝土工程中一个非常重要的问题。
本文将分析硫酸盐侵蚀对水泥和混凝土的影响以及如何应对这一问题。
首先，我们来了解硫酸盐侵蚀对水泥和混凝土的影响。
硫酸盐侵蚀是指大量硫酸盐与水泥、混凝土内部的化学反应，导致其抗压强度下降，甚至损坏工程结构。
硫酸盐溶液中的硫酸根离子会与水泥和混凝土中的水化产物发生反应，形成具有体积膨胀性的产物，以及可溶性的产物，导致混凝土表面产生龟裂、剥落、腐蚀等现象。
硫酸盐侵蚀会严重影响工程的使用寿命和稳定性。
接下来，我们来探讨硫酸盐侵蚀问题的成因。
硫酸盐的来源主要包括大气中的化学物质、土壤和地下水中的化学物质以及工业废气排放中的硫化物。
这些硫酸盐物质与水泥、混凝土中的矿物质反应，形成不溶性的硫酸钙或硫铝酸钙，引发硫酸盐侵蚀问题。
此外，气候条件，如高温、高湿度、雨水等也会加剧硫酸盐侵蚀的程度。
然后，我们来讨论如何应对水泥和混凝土工程中的硫酸盐侵蚀问题。
首先，选用符合设计要求的水泥和混凝土材料至关重要。
采用抗硫酸盐侵蚀的水泥和混凝土材料，如硫铝酸盐水泥和添加硅酸盐等物质的混凝土，可以提高工程的抗侵蚀能力。
其次，混凝土的施工需要注意加强细部处理，如缩短工程的连续浇筑间隔时间，增加混凝土表面沟槽等，以减少硫酸盐侵蚀的风险。
此外，在维护和保养方面，定期进行混凝土表面的清洗、修复和防护是非常重要的措施。
最后，我们要重视硫酸盐侵蚀问题的预防和治理。
在工程设计阶段，应根据具体环境条件和工程要求，合理制定防治措施。
提高建筑材料的质量控制，加强施工质量管理，定期进行工程检测和维护，及时修复已受损的结构，都是预防硫酸盐侵蚀问题的重要手段。
此外，科研领域也应加强对硫酸盐侵蚀问题的研究，提出更多有效的治理方法。
总之，硫酸盐侵蚀是水泥和混凝土工程中不可忽视的问题。
了解硫酸盐侵蚀对水泥和混凝土的影响，分析其成因以及推导出相应应对硫酸盐侵蚀问题的方法，对于保证工程结构的使用寿命和安全性至关重要。
混凝土中Thaumasite硫酸盐侵蚀的形成与特征
第1期
马保国, 等: 混凝土中 Thaumasite 硫酸盐侵蚀的形成与特征
15
泥基材料中 Thaumasite 国际研讨会的召开, Thauma site 的危害性才初步被人们所认识, 并且将其与钙矾 石硫酸盐侵蚀区别开来进行研究与分析, 对 Thauma site 的形成、破坏形式及危害性进行了初步研究, 并 进行了大量实验室研究工作。
图 1 钙矾石与 ThaumasiteXRD 图谱 Fig . 1 XRD patterns for thaumasite and ettringite
在 Thaumasite 微观 结构 的 鉴别 及 测试 方面, EDS( Energy Dispersive Spectroscopy) , DSC( Differential Scanning Calorimetry ) , SEM ( Scanning Electron Mi croscopy ) , BSE ( Backscattered Electron Mode ) , RDS ( Raman Dispersive Spectra) 等方法的综合运用 是较 为有效的手段[ 10- 13] 。研究证明, Thaumasite 是羽毛 状, 并且结构比较细, 元素分析中含有 Si, 见图 2 和 图 3[ 14] 。
2 混凝土 Thaumasite 硫酸盐侵蚀发 生条件
有关 TSA 的生成条件, 不同的研究 者有不同 的观 点, Crammond 认为 其必须 同时具 备湿 度、低 温、SO42- 及 CO32- 离子源、活性的硅及铝条件[ 12] ; 而 Hartshorn 则认为 只要混凝土中存 在石灰石, 同 时具备低温 ( ~ 5 ∀ ) 、高湿 度及硫酸 盐侵蚀的 环 境, TSA 就会发生[ 7] ; 但 S. Sahu 在近期的研究中又 提出, TSA 在温暖环境 中也有可能出 现[ 14] 。综合
混凝土施工中混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的质量验收和规范
混凝土施工中混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的质量验收和规范混凝土是一种常见而重要的建筑材料，用于各种工程中，如房屋、桥梁、道路等。
在某些环境条件下，如工业区、化学厂等，混凝土会受到硫酸盐侵蚀的影响，导致混凝土的强度和耐久性下降。
因此，在混凝土施工中，对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行质量验收和规范是非常重要的。
一、混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的定义和评价方法混凝土抗硫酸盐侵蚀性能指的是混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的稳定性和耐久性。
常用的评价方法包括试块浸泡法、试块悬挂法和试块浸泡干燥法。
通过浸泡试验可以评估混凝土在硫酸盐侵蚀环境中的性能，并根据评价结果确定混凝土的合格程度。
二、混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的质量验收标准混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的质量验收标准应符合相关的国家和地方标准。
例如，根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》，混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的性能应满足一定的要求，如抗硫酸根离子的渗透深度限制、抗压强度损失和体积损失的限值等。
严格按照质量验收标准进行检测和评估，可以确保混凝土在硫酸盐侵蚀环境中的性能达到要求。
三、混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的规范要求为保证混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，施工过程中应注意以下规范要求：1. 混凝土配合比的设计：混凝土配合比应合理设计，控制水胶比、水灰比和使用掺合料等，以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
2. 硬化养护措施：严格按照养护规范，对混凝土进行充分的湿养护，以确保混凝土的早期强度发展和良好的硬化效果。
3. 混凝土施工过程中的控制措施：在施工过程中，要注意控制混凝土浇筑的温度、湿度和坍落度等，以保证混凝土的质量和稳定性。
4. 使用抗硫酸盐掺合料：在混凝土配合中加入一定比例的抗硫酸盐掺合料，可以有效提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
5. 定期检测和维护：在混凝土施工完毕后，应定期检测混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，并根据检测结果进行相应的维护和修复工作，以确保混凝土的长期稳定性和耐久性。
综上所述，混凝土施工中混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的质量验收和规范是非常重要的。
混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验研究
博士 ・ 专家论坛
混 凝土 抗硫 酸盐 侵 蚀的 试 验研 究
宿迁 学院建 筑工程 系 李 琳 王 宇 盛 超 左 工
［ 摘 要］ 对掺入不 同矿物混合料的混凝土进行 了试验对比 ， 并进 行 了抗 压强度 、 抗折 强度 的测试 ， 结果表明 ： 空白试件相比 ，４ ｄ 与 １０ 复掺粉煤灰和矿渣的试件抗硫酸盐侵蚀 能力强， 同时随着时间的增加质量百分率变化 的幅度 不大。各 个浸 泡龄期下 ， ％ Ｅ ｌ ￣ 酸钠溶 Ｏ 液 中试件 的质量 变化率没有 明显的规律 ， 但掺粉煤灰的试件 的变化趋势为早期逐渐增加 ， 达到 ８ ｄ质量变化率增加最为明显。 ４ ［ 关键词］ 硫酸钠侵蚀 矿物混合料 抗压强度 抗折强度 质量变化 率
２ ８。 ．
还会有石膏结 晶析 出。石膏的生成使固相体积增 大 １４ 引起混凝土 ２％， 膨胀开裂 ， 因此导致混凝土的强度损失和耐久性 下降。 （） ２混凝土孔隙含量及分布 混凝土孔 隙如果 既致密又均 匀可 以提 高混凝 土抗硫酸盐侵 蚀能 力。而混凝土的孔隙率及其分布与混凝土原料及其配 比、 混凝土密实成 型工艺 、 护制度等多种 因素有关 。此外 ， 养 混凝土所受 的荷载及冻融循 环 、流水冲刷等其他因素都可 以通过影响混凝 土的孔 隙结构而间接地 影响混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力［ ５ １ 。
０ 引言 ．
混凝土是各类建筑工程中使用量最大宗的一种建筑材料 ， 其质量好 坏直接关系到建筑工程项 目质量的安全性 、 耐久性。建筑工程实际寿命 低于设计寿命的实例屡见不鲜『 混凝 土耐久性已经引起 了各界的广泛 Ｊ ］ 。 关注 。 其中硫酸盐侵蚀是破坏混凝 土耐久性最严重的一种环境水侵蚀 ， 目前国内外都在进行抗侵蚀 方面的研究 。由于混凝土耐久性不 足造成 的破坏而带来高额的维修费用已越来越 引起 国内外专家学 者的注意１ ２ １ 。 １ 验 方 法 与 过 程 ． 试 １ 原 材 料 ． １ （） １ 水泥： 冀东水泥 Ｐ０ ２５ ．４ ．级水泥 。 （） ： ２ 砂 采用江苏 镇江市句容市赤 山砂石厂 Ⅱ区中砂 ， 细度模数 为
硫酸盐侵蚀混凝土的困惑之处
硫酸盐侵蚀混凝土的困惑之处摘要：外部硫酸盐侵蚀仍然没有被完全理解。
部分一定义出相关问题，指出在仅仅硫酸盐和水化的水泥浆体发生化学反应以及混凝土破坏或性能衰退之间的不同见解和差异；只有后者能代表硫酸盐侵蚀。
进一步来说，硫酸盐侵蚀被定义为一种和硫酸根例子有关的衰退反应；假如这个反应是物理性质的，那么发生的是物理性的硫酸盐侵蚀。
关于这两种硫酸盐侵蚀的讨论导致推举出一个区别性的名词术语。
硫酸盐侵蚀对服役中的混凝土结构不是很广泛，实验室研究量视乎不成比例的大。
不同硫酸盐（硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁）侵蚀的机理被讨论，包括局部化学反应和通过溶液的反应。
讨论了硫酸镁反应的具体方面，指出了实验条件下和暴露在外界坏境下的不同。
部分二讨论了硫酸盐侵蚀的进程和表现形式。
接下来是一个关于抵制硫酸盐侵蚀的讨论。
其中一个措施是使用V型水泥，这个主题被大量讨论。
同样地，还考虑到水灰比对硫酸盐侵蚀的影响。
这两个因素不是于其它一个独立的。
此外，在硫酸盐中的阳离子对V型水泥的效率有明显影响。
最近垦务局长期的和加速的测试的解释被评估，这意味着他们需要返工。
部分三回顾了结构暴露在硫酸盐下严重程度分类的标准和指南，指出对于丰富的暴露条件的分类缺少了准绳。
一个特殊的问题是土壤的分类，因为很多取决于土壤中硫酸盐的溢出率：这需要一个可行的标准。
讨论了土壤样品，这涉及到解释丰富多样的硫酸盐。
与基础有土壤连接的混乱的排水系统和伴随化肥使用的过度的灌溉的后果在这里被描述。
由于在混凝土中发生的时间，硫酸盐侵蚀是否发生可由抗压强度的改变确定。
由于分层损坏，抛弃这个方法和信任混凝土抗拉强度的判别作用都是错误的。
扫描电镜不应该是主要的，当然也不是第一的判别硫酸盐侵蚀是否发生的方法。
在未来数学模型是很有帮助的，但是在目前它还不能为结构中的混凝土的硫酸盐抵制提供指导。
考虑到未来的改善，部分四提出结论和对这个情形做出展望。
附录A包含了由各种法典和指南给出的在硫酸盐中暴露程度的分类。
混凝土中硫酸盐侵蚀的检测和处理方法
混凝土中硫酸盐侵蚀的检测和处理方法一、背景介绍混凝土是建筑工程中常用的一种材料，因其具有强度高、耐久性好、施工方便等优点，被广泛应用于各种建筑物的结构中。
然而，在实际使用中，混凝土可能受到各种因素的影响，其中之一就是硫酸盐侵蚀。
硫酸盐侵蚀会导致混凝土的强度降低、开裂、脱落等问题，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。
因此，对混凝土中硫酸盐的侵蚀进行检测和处理至关重要。
二、硫酸盐侵蚀的原因和危害1. 硫酸盐侵蚀的原因硫酸盐侵蚀是由于土壤、地下水或工业废水等中含有的硫酸盐与混凝土中的水泥矩阵中的Ca(OH)2反应而产生的。
硫酸盐可以与Ca(OH)2反应生成CaSO4·2H2O或CaSO4·0.5H2O等水化硬化产物，这些产物会填充混凝土孔隙，导致混凝土中的水泥矩阵失去粘结力，从而引起混凝土的剥落、开裂等问题。
2. 硫酸盐侵蚀的危害硫酸盐侵蚀会导致混凝土中的硬化产物脱落，从而使混凝土的强度降低，严重时会导致混凝土的塌陷。
此外，硫酸盐侵蚀还会导致混凝土的开裂、渗水等问题，进一步加剧混凝土的损坏程度。
长期以来，硫酸盐侵蚀一直是建筑工程中的重要问题，因此，对其进行检测和处理至关重要。
三、硫酸盐侵蚀的检测方法1. 混凝土中硫酸盐含量的测定混凝土中的硫酸盐含量可以通过对混凝土样品进行化学分析来测定。
具体步骤如下：（1）取一定量的混凝土样品，研磨成粉末状。
（2）将粉末状混凝土样品加入硝酸和氢氟酸的混合液中，使其完全溶解。
（3）将溶液中的硫酸盐用钡离子沉淀，然后用硫酸将沉淀转化为硫酸钡。
（4）用称量法或比色法测定硫酸钡的质量，从而计算出混凝土样品中的硫酸盐含量。
2. 混凝土表面酸碱度测试在混凝土中硫酸盐侵蚀过程中，会产生一定的酸性物质，因此可以通过测试混凝土表面的酸碱度来判断是否存在硫酸盐侵蚀。
具体测试方法如下：（1）使用pH试纸或pH计在混凝土表面测量pH值。
（2）如果pH值低于7，则说明混凝土表面呈酸性，存在硫酸盐侵蚀的可能性。
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202
深圳大学学报理工版
第 23卷
100 d的侵蚀下 , 未见明显破坏. 一般认为混凝土硫酸盐侵蚀破坏试验证明 , 在硫酸钠溶液中 , R = 1144 ×10 - 5 [ SO3 ]0189 ; 在 硫 酸 镁 溶 液 中 , R =
图 5 不同温度的硫酸钠溶液中普通水泥砂浆的膨胀 F ig15 Expan sion of cem en t bars in Na2 SO4 solution
外层混凝土的干湿循环劣化过程可谓是一个物
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第 3期
曹征良 , 等 : 美国混凝土硫酸盐侵蚀试验方法评析
收稿日期 : 2006202221; 修回日期 : 2006205219 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (13750378055) 作者简介 : 曹征良 (19482) , 男 (汉族 ) , 江苏省阜宁县人 , 深圳大学教授 、博士. E2mail: cao_zl@ szu1edu1cn
of d ifferen t tem pera tures
图 6 不同温度的硫酸镁溶液中普通水泥砂浆的膨胀 F ig16 Expan sion of cem en t bars in M gSO4 solution
of d ifferen t tem pera tures
6107 ×10 - 3 [ SO3 ]0123 , 膨胀速率与温度的关系硫 酸钠为 R = ( t - t1 ) k [ SO3 ]n. 其中 , t为总浸泡时 间 ; t1 为初始膨胀时间 , t1 e = , ( 4 43017 / T– 11145) T 为溶 液温度 ( K) , 其他同上. 则 R = ( t - t1 ) 1144 × 10- 5 [ SO3 ]0189 ,而在硫酸镁中 ,总膨胀量 = 01005T + 01062 t– 01529.
根据 A rrhenius方程 , 温度每升高 10℃, 一般 化学反应的速度约增加 2 ～3 倍. 温度升高会提高 SO24 - 离子扩散程度 , 同时加速离子运动和化学反 应 , 这些都将会加快混凝土硫酸盐侵蚀速度 , 因此 也可成为一种加速试验手段. Santhanam 等人 [ 10 ]证 实了升温会加速硫酸盐的侵蚀. 若采用硫酸钠溶液 时 , 温度的提高能显著缩短阶段 ①的时间 , 并快速 进入阶段 ②, 但对阶段 ②的膨胀发展速率影响不 大 , 如图 5. 温度的升高也能加快浸泡在硫酸镁溶 液中的普通水泥砂浆的膨胀速率 , 如图 6.
1 试验加速途径
因混凝土硫酸盐侵蚀破坏现场试验费时费事 , 故目前主要采用实验室加速法完成 , 其途径有 : 111 增加试件的反应面积
试件的形状 (特别是表面积与体积之比 ) 对侵 蚀的速度有很大影响. 体积相同时 , 表面积越大的 试件受侵蚀面越大 , 侵蚀速度越快. 若试件的断面 为边长 a的正方形 , 则试件的表面积与体积之比约 为 4 / a. 边长 a 越小 , 该比值越大 , 受侵蚀的相对 面积越大. 因此 , 为加快试验速度 , 宜选择尺寸小 的试件. 为获得合适的试件尺寸 , 可选用几种不同
关键词 : 混凝土耐久性 ; 暴露条件 ; 硫酸盐侵蚀 ; 加速试验 ; 干湿循环 ; 美国材料实验协会标准 中图分类号 : TU 502; TU 503 文献标识码 : A
硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素 , 同时也是破坏因素中复杂性和危害性最大的一种环 境水侵蚀. 混凝土硫酸盐侵蚀问题已引起各国学者 的关注 , 我国对其侵蚀机理和检测方法的研究还亟 待加强 [ 1 ]. 本文分析实验室硫酸盐加速侵蚀破坏的 5种途径及其机理 , 在阐明混凝土硫酸盐侵蚀反应 类型和侵蚀机理基础上 , 评介了 ASTM (American society of test materials) C1012等 5种美国现行混凝 土硫酸盐侵蚀破坏试验方法 , 旨在促进对外部硫酸 盐侵蚀机制的了解和对混凝土检测 、设计标准的研 究.
尺寸的试件进行比较 [ 2 ]. 因试件体积小 , 成型和侵蚀环境或试验条件的
微小变化都可能使试验结果的离散性大. 采用不同 的试验试件作为研究对象 , 得出的结论会不尽相 同. 已有研究者进行了不同尺寸试验试件的抗硫酸 盐侵蚀破坏行为的对比研究 [ 3 ]. 112 增大侵蚀溶液的质量分数
随硫酸根质量分数的增加侵蚀逐渐变得严重. AC I (Am erican concrete institute) 按硫酸根离子的 质量分数把硫酸盐溶液分为 4 个等级 ( 0 ～115 × 10 - 4 , 115 ×10 - 4 ～115 ×10 - 3 , 115 ×10 - 3 ～10 × 10 - 3和大于 10 ×10 - 3 ) , 对应的侵蚀为轻微 、中等 、 严重和很严重 [ 4 ]. B iczok[ 5 ]认为 , 侵蚀反应机理随 溶液质量分数而改变. 以 Na2 SO4 侵蚀为例 , 低 w ( SO24 - ) 下 ( < 1 ×10 - 3 ) 反应产物主要是钙矾石 ; 高 w ( SO24 - ) 下 ( > 8 ×10 - 3 ) 是石膏 ; 而在中等 w ( SO24 - ) 下 (1 ×10 - 3 ～8 ×10 - 3 ) , 钙矾石和石 膏同时生成. M gSO4 侵蚀在低 w ( SO24 - ) 时 ( < 4 ×10 - 3 ) 反应产物主要是钙矾石 ; 在中等程度 w ( SO24 - ) 下 ( 4 ×10 - 3 ～715 ×10 - 3 ) , 钙矾石和石 膏同 时 生 成 ; 而 在 高 w ( SO24 - ) 下 ( > 715 × 10 - 3 ) , 镁离子腐蚀占主导地位. Akoz F[ 6 ] 等研究 了不同质量分数的硫酸钠对普通和掺硅灰的水泥砂 浆的侵蚀情况 , 低质量分数下的水泥砂浆在长达
美国混凝土硫酸盐侵蚀试验方法评析
曹征良 , 袁雄洲 , 邢 锋 , 丁 铸
(深圳大学建筑与土木工程学院 , 深圳 518000)
摘 要 : 指出混凝土硫酸盐侵蚀破坏的本质与其暴露条件如持续浸泡 、干湿交替 、溶液 pH 值 、质量 分数和温度相关. 在阐明混凝土硫酸盐侵蚀反应类型和侵蚀机理的基础上 , 分析实验室 5种硫酸盐试验加 速途径 , 评述美国现行 5种硫酸盐侵蚀试验方法 , 指出现行硫酸盐侵蚀试验方法 , 在测试时间 、侵蚀破坏 指标 、多因素分析和模拟现场侵蚀破坏的有效性方面需要改进.
第 23卷 , 第 3期 2006年 7月
深圳大学学报理工版 JOURNAL OF SHENZHEN UN IVERSITY SC IENCE AND ENGINEER ING
Vol123, No13 July 2006
文章编号 : 100022618 (2006) 0320201210
·述 评 ·
W /D: cycles of wetting/ drying; F / T: cycles of freezing / thaw ing
理过程 , 其他的盐溶液亦可能引发相同的破坏. 但 是 , 若干湿循环过程是持续渐进的 , 则劣化很可能 包括化学过程.
干湿循环交替法目前尚未得到普遍认可. 114 提升溶液温度.
当水位发生变化时 , 混凝土可能遭遇硫酸盐溶 液的干湿循环破坏. 此时 , 在毛细管和循环变化的 大气相对湿度的共同作用下 , 水在混凝土中发生循 环迁移. 循环迁移会令混凝土自由表层发生硫酸盐 晶体的积聚和盐溶液的浓缩. 当硫酸盐溶液浓缩 、 晶体积聚到一定程度 , 表面层将发生分解破坏. 分 解破坏的机理目前尚有争议 , 有人认为是混凝土表 面化学破坏及急速结晶破坏两因素结合造成. 还有 人认为可能是因为混凝土内外层性能不一致 (包括 两者的弹性模量和以及因温度变化引起的膨胀收缩 等 ). 美国恳务局 [ 11 ]的研究表明 : 干湿循环引起的 劣化速度远比持续浸泡引发的性能劣化快得多. Cody等人 [ 12 ]也通过试验研究比较了硫酸钠溶液中 经连续浸泡 、干湿循环 、冻融循环的条件下混凝土 的膨胀率 , 图 4. 结果表明干湿循环试件的膨胀率 最大 , 冻融循环次之 , 连续浸泡最小 , 这与 Fu 和 Beaudoin的研究结果一致. 昆明铁路局科学研究所 曾对干湿循环和现场浸泡进行对比试验 [ 1 ] , 试件分 别为 7 cm ×7 cm ×21 cm、4 cm ×4 cm ×16 cm 的棱 柱体和 7107 cm ×7107 cm ×7107 cm 的正方体 , 干 湿循环采取室温浸泡 14 h———取出擦干表面水分 1 h———80℃恒温烘干 6 h———冷却观察 1 h, 为一个 循环 , 每个循环 24 h. 通过干湿循环与现场长期浸 泡试验对比发现 , 两种方法具有较好的一致性. 这 与 Cody和 B eaudoin的结论有所不同.
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图 4 不同环境条件下硫酸钠侵蚀的膨胀量比较 W /D 为干湿循环 ; F / T为冻融循环
F ig14 Com par ison of expan sion of cem en t bars in NaSO4 solution under d ifferen t exposure cond ition s
图 3 不同质量分数硫酸镁溶液中普通水泥砂浆的膨胀 F ig13 Expan sion of cem en t bars in M gSO4 solution
of d ifferen t concen tra tion s
增大侵蚀溶液质量分数的方法 , 不易用于抗硫 酸盐侵蚀机理的研究 , 仅可用于比较不同水泥抗硫 酸盐侵蚀的能力. 113 增大结晶压力 , 即采用干湿循环交替法.