抗海水侵蚀溷凝土试验研究及应用..doc

抗海水侵蚀混凝土的试验研究与应用 赵志刚 （北京班诺混凝土有限公司） [摘 要]本文在分析混凝土侵蚀的机理和影响因素的基础上，通过对粉煤灰矿粉双掺混凝土抗侵蚀性能以及检验方法试验研究，发现采用干湿循环法比浸泡法测定混凝土抗侵蚀性能更加敏感也更加严格，在较低水胶比时，粉煤灰矿粉双掺混凝土具有较好的抗侵蚀性能。经工程应用，证明了粉煤灰矿粉双掺配制抗侵蚀混凝土在技术上的可行性。 前言 近十年来，我国的混凝土耐久性受到越来越多的关注和重视，对于混凝土耐久性的研究有了很大的进展；国家制定和出台了一系列规范规程，从耐久性设计到试验方法再到验收规范，基本形成了一套比较系统的体系；重大的比较成功工程案例不断涌现，有杭州湾跨海大桥，有各种大型堤坝，也有大型高速高铁工程，这些工程的成功实施，也为混凝土耐久性的实现积累了宝贵的实践经验。 混凝土结构物所处的环境根据其接触的环境介质可大体分为空气中，地下、水下及海水中，以及特殊环境介质（高温、酸、碱、油、生活污水等）三类，其中地下、水下及海水中部分一般为构筑物的基础部分，其受到环境介质的侵蚀具有普遍性和严重性。 地下、水下及海水中一般均含有含量不同的硫酸盐、镁盐、氯盐（对于非海水环境，氯盐含量可能比较低）。因此，硫酸盐、镁盐、氯盐对混凝土所形成的侵蚀是地下、水下及海水中混凝土的所面临的最普遍也是最主要的侵蚀因素。 硫酸盐、镁盐、氯盐侵蚀机理及提高混凝土抗侵蚀能力的途径 2.1硫酸盐、镁盐侵蚀机理 混凝上硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学进程，根据硫酸盐来自来源的不同可以分为外部硫酸盐侵蚀和内部硫酸盐侵蚀两种。混凝土中含有富硫酸盐成分的材料引起的膨胀、开裂破坏称为内部硫酸盐侵蚀；混凝土暴露在硫酸盐环境中（如含硫酸盐的污水、地下水或土壤等）产生的侵蚀叫做外部硫酸盐侵蚀。一般所说的硫酸盐侵蚀均指外部硫酸盐侵蚀。 混凝土硫酸盐侵蚀实质就是环境的SO42-进入混凝上内部，与水泥石的某此难溶的固相组分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物，这此难溶的盐类矿物一方面吸收了大量水分子而产生体积膨胀，形成膨胀内应力，超过混凝土的抗拉强度时就会导致混凝上的破坏；另一方面也可使硬化水泥石中的CH和C-S-H等组分溶出或分解，导致混凝上强度和粘结性能损失。 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，分为以下五种类型： 2.1.1钙矾石结晶型 绝大多数硫酸盐 (除硫酸钡外)都能与水泥石中的Ca(OH)2生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥石中的水化铝酸钙反应生成三硫型水化铝酸钙( 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H20，钙矾石AFt)。 Na2S04·2H2O+Ca(0H)2= CaS04·2H2O+2NaOH+8H2O 3(CaS04·2H2O)+4Ca0·A12O3·12 H2O= 3Ca0·A12O3·3CaS04·32 H2O + Ca(OH)2 AFt体积约为原水化铝酸钙的2.5倍，在水化铝酸钙的固相表面以针状晶体形态放射状向四方生长,产生极大的内应力。 2.1.2石膏结晶型 B.B Kind等人认为，当侵蚀济液中SO42-的浓度在1000毫克/升以下时，只有钙矾石结晶形成，当SO42-浓度逐渐提高时，开始平行地发生钙矾石——石膏复合结晶，两种结晶并存，只有在SO42-浓度非常高时，石膏结晶侵蚀才起主导作用。事实上，若混凝土处于干湿交替状态，即使SO42-浓度不高，因为水分蒸发使侵蚀溶液浓缩，从而导致石膏结晶侵蚀的形成。 Ca(0H)2+Na2S04→Ca2++S042-+2Na++OH- Ca2++S042-+2H2O→CaS04·2H2O 水泥石内部形成的二水石膏体积增大1.24倍，使水泥石因内应力过大而破坏。 2.1.3 MgSO4溶蚀——结晶型 在所有硫酸盐类型中, MgSO4侵蚀是对混凝土侵蚀破坏性最大的一种，其原因主要是Mg2+和SO42-均为侵蚀源，二者相互叠加，构成严重的复合侵蚀。 MgSO4+ Ca(OH)2+2H20→CaS04·2H20+ Mg(OH)2 C-S-H+MgSO4+5H2O→Mg(OH)2+CaS04·2H20+ 2H2Si04 4Ca0·Al2O3·13H20+ MgSO4+2Ca(OH)2→3Ca0·Al2O3·3CaS04·32H20+ 3Mg(OH)2 这种反应生成的石膏晶体或钙矾石晶体会引起混凝上体积膨胀，产生内应力，同时反应将CH转化成MH，降低了水泥石系统的碱度，破坏了C- S- H水化产物稳定存在的条件，使C- S- H等水化产物分解，造成混凝上强度和粘结性的损失. 2.1.4碱金属硫酸盐结晶型 当结构物的一部分浸入盐液中时，盐液在毛细管抽吸作用下上