硫酸盐侵蚀详解.pptx

混凝土硫酸盐侵蚀的研究 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 二、混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素 三、混凝土硫酸盐侵蚀的判定标准 四、防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的方法 硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要内容，同时也是影响因素最复杂，危害性最大的一种环境水侵蚀。土壤、地下水、海水、腐烂的有机物以及工业废水中都含有硫酸根离子，它们渗入混凝土内部并与水泥水化物发生反应，产生膨胀、开裂、剥落等现象，从而使混凝土的强度和粘性丧失。近年来，在公路、海港以及机场等工程中都发现硫酸盐侵蚀的问题，严重的甚至导致混凝土构筑物结构的破坏，使建筑物在没有达到其预期的设计使用寿命就过早的发生破坏，造成人力的财力的极大浪费。因此混凝土硫酸盐侵蚀问题越来越受到广大科研工作者和工程技术人员的普遍重视。 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 硅酸盐水泥水化过程: 水泥熟料 H20 3CaO·Al2O3·6H2O+Ca4SO4·6H2O(石膏)+H2O→ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·6H2O 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 水化硅酸钙和水化铁酸钙几乎不溶于水，以胶体微粒析出，并逐渐凝聚成凝胶 氢氧化钙在溶液浓度达到饱和后，以立方体晶体析出 水化硫铝酸钙沉积在未水化的水泥颗粒表面，形成保护膜，阻止水化，延缓水泥凝结时间 成分 水化硅酸钙 C-S-H 氢氧化钙 水化硫铝酸钙 比率 % 50 25 7 一、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过程，机理十分复杂。其实质是:(1)环境中的SO42-进入混凝土内部，与水泥的某些固相成分发生化学反应生成一些难溶的盐类矿物，盐类矿物吸收大量水分子产生体积膨胀，造成混凝土开裂。(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 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 混凝土受硫酸盐侵蚀的破坏特征 1、表面发白 2、损伤通常在棱角处开始，接着裂缝开展并剥落 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 硫酸盐侵蚀属于结晶性侵蚀，根据结晶产物和破坏形式不同，一般分为五种类型 2、石膏结晶型 3、MgSO4溶蚀—结晶型 5、碳硫钙矾石结晶型 1、钙矾石结晶 5、碳硫钙矾石结晶型 4、碱金属硫酸盐结晶型 2、石膏结晶型 3、MgSO4溶蚀—结晶型 1、钙矾石结晶 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 1、钙矾石结晶型 Na2SO4·H2O+Ca(OH)2=CaSO4·H2O+2NaOH+8H2O 3(CaSO4·2H2O)+4CaO·Al2O3·12H2O+14H2O= 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+Ca(OH)2 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 水化硅酸铝 钙矾石 ×2.5 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 产生破坏原因 1、钙矾石使固相体积增大 2、矿物形态是针状晶体，在固相表面以放射状向四方生长，互相挤压产生极大的内应力，致使混凝土结构破坏 破坏形态：混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 2、石膏结晶型 当侵蚀溶液中SO42-的浓度大于1000毫克/升时，若水泥石的毛细孔为饱和石灰溶液所填充，不仅会有钙矾石生成，还会有石膏结晶析出。其离子反应式为： ★在水泥石内部形成二水石膏体积增大1.24倍，使水泥因应力过大而破坏 Ca(OH)2+Na2SO4→Ca2++SO42-+Na++OH- Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4 · H2O 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 SO42-浓度（毫克/升） 非常高 相当大 1000 只有钙矾石生成 石膏结晶侵蚀起从属作用 石膏结晶侵蚀起主导作用 根据浓度积规则，只有当SO42-和Ca2+浓度大于等于CaSO4 浓度时才有石膏结晶析出。 显然SO42-浓度和毛细孔中石灰溶液浓度具有重要意义。 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 产生破坏原因： 在水泥石内部形成二水石膏体积增大1.24 倍，使水泥因应力过大而破坏 破坏形态：事件没有粗大裂纹但遍体遗散。 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 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形最大的一种。 MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaS04?2H2O+Mg(OH)2 CSH+MgSO4+5H2O→Mg(OH)2+CaSO4?2H2O+2H2SiO4→MSH+CaSO4 · 2H2O 4CaO?Al2O3?13H2O+3MgSO4+2Ca(OH)2→3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O+3Mg(OH)2 一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理 破坏原因： 1、反应生成的钙矾石和石膏会引起混凝土体积膨胀，产生内应力。 2、C-S-H分解产生M-