混凝土在硫酸盐_氯盐溶液中的损伤过程

混凝土在硫酸盐、氯盐溶液中的损伤过程

金祖权，孙 伟，张云升，蒋金洋

（东南大学材料科学与工程系，南京 210096）

摘 要：研究了水胶比（质量比）为0.35，0.45的普通混凝土在3种溶液[3.5%（质量分数，下同）NaCl 溶液，5.0% Na 2SO 4溶液，3.5%NaCl–5.0% Na 2SO 4复合溶液]和2种腐蚀制度（长期浸泡和浸泡烘干循环）下混凝土的损伤失效规律、特点及损伤叠加的效应。结果表明：在腐蚀初期，腐蚀溶液中硫酸盐的存在提高了混凝土抗氯离子扩散能力；腐蚀后期则降低之。复合溶液中氯盐的存在拉长了各腐蚀阶段时间，延缓了混凝土的硫酸盐损伤进程。混凝土经浸泡烘干循环，其相对动弹性模量（E rd ）变化为下降、线性增加、缓慢下降和加速下降4个阶段。此外，用现代测试技术研究了上述规律产生的微观机理。

关键词：混凝土；氯盐；硫酸盐；浸泡烘干循环；交互作用

中图分类号：TU528.01 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2006)05–0630–06

DAMAGE OF CONCRETE IN SULFATE AND CHLORIDE SOLUTION

JIN Zuquan , SUN Wei , ZHANG Yunsheng , JIANG Jinyang

(Department of Material Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)

Abstract: The damage process of concretes with water to cement mass ratios of 0.35 and 0.45 under continuous immersion or immersion–dry cycling conditions in solutions of 3.5% NaCl (in mass, the same below), 5% Na 2SO 4, and composite of 3.5% NaCl+5.0% Na 2SO 4 were studied. The interactive effect of sulfate and chloride on the concrete damage process was also investigated. The results show that the presence of sulfate in the composite solution defers the ingress of chloride into concretes in the early exposure stage, but accelerates it in the later exposure stage. The presence of chloride in the composite solution retards the deterioration of the concretes caused by sulfate. When under immersion–dry cycling conditions, the relative dynamic module of elasticity of the concretes E rd exhibits a decreasing stage followed by a linear increasing stage, then a slowly decreasing stage, and finally the failure stage. The mechanism was also investigated by modern testing and analysis techniques.

Key words: concrete; chloride; sulfate; immersion-dry cycling; interactive effect

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[1]。在我国有1 000多个盐湖的西北地区，混凝土损伤速度明显高于内地。显然，盐湖附近的硫酸盐、氯盐以及恶劣的气候是主要原因。如：察尔汗盐湖的氯离子浓度为220 g/l ，硫酸根离子浓度为23 g/l ，

年最高温度为62～69

℃；相对湿度为40%～

60%[2–3]。

混凝土和钢筋混凝土在单一硫酸盐或氯盐环境中，遭受混凝土破坏或钢筋锈蚀的研究已有诸多报道[4–5]，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[6–10]。为此研究了硫酸盐对混凝土中氯离子扩散的影响及混凝土在氯盐、硫酸盐复合溶液中的损伤失效规律。

收稿日期：2005–09–24。修改稿收到日期：2006–01–22。 基金项目：国家自然科学基金（59938170）；江苏省重大工程

(STDQ–04HT20SY–010)资助项目。

第一作者：金祖权（1977～），男，博士研究生。

通讯作者：孙 伟（1935～），女，教授，博士研究生导师。

Received date: 2005–09–24. Approved date: 2006–01–22.

First author: JIN Zuquan (1977—), male, postgraduate student for doctor

degree.

E-mail: jinzuquan@

Correspondent author: SUN Wei (1935—), female, professor. E-mail: sunwei@

第

34卷第5期 2006年5月

硅 酸 盐 学 报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

V ol. 34，No. 5 May ，2006