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混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验研究
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论文导读：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：与空白试件相比，140d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，10%硫酸钠溶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84d质量变化率增加最为明显。
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
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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[1]。混凝土耐久性已经引起了各界的广泛关注。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。硕士论文。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[2]。
1试验方法与过程
1.1原材料
⑴水泥：冀东水泥P.O42.5级水泥。
⑵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2.8。
⑶矿渣：江苏靖江市矿渣。
⑷粉煤灰：采用南京聚力粉煤灰厂生产的Ⅱ级粉煤灰。
⑸拌合水：饮用水。
⑹无水硫酸钠（Na2SO4）：上海中试化工总公司分析纯试剂。
表1无水硫酸钠技术性质
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无水硫酸钠含量不少于
PH
不溶物
烧失量
氯化物
磷酸盐
钾
钙
97%
5-8
0.005%
0.2%
0.001%
0.001%
0.01%
0.002%
1.2试验方法
混凝土硫酸盐侵蚀破坏的标准是一直有争议的重要问题。现在比较普遍采用的指标：表观物理性能、试件的长度变化、抗折强度等等。本试验参照快速试验硫酸盐侵蚀的试验方法（GB2420-81）《水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法》[3]。试验所采用的试件尺寸为：40mm×40mm×160mm。保持水灰比（=0.50）一定，将试验用水泥、矿渣、粉煤灰等胶凝材料按照表2中的配合比进行模拟试验。
表2混凝土的配合比
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试样
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成分配比
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水泥
粉煤灰
矿粉
水
粗骨料
细骨料
1
450
0
0
225
592
1100
2
405
45
0
225
592
1100
3
360
90
0
225
592
1100
4
450
0
45
225
592
1100
5
360
0
90
225
592
1100
6
360
45
45
225
592
1100
分别对各个规定龄期(28d，56d，84d，112d，140d)对试件进行观察和抗折试验、抗压试验，同期进行试件在饮用水中和Na2SO4溶液中的同龄期抗折对比试验和抗压对比试验。在试件浸泡过程中，定期用H2SO4溶液滴定以中和试件在溶液中释放的氢氧化钙，使得溶液的pH值保持在7.0左右，在硫酸钠溶液中浸泡的试件顶面要低于液面10mm。硕士论文。随时观察试件表面变化情况，所有溶液每隔28天更换1次。
2硫酸盐侵蚀机理
根据SO42-的来源不同，硫酸盐侵蚀可以分为内部侵蚀和外部侵蚀两种。内部侵蚀是由于混凝土组分本身带有的硫酸盐引起的，而外部侵蚀是环境中的硫酸盐对混凝土的侵蚀。其中外部侵蚀包括化学侵蚀和物理侵蚀。根据化学侵蚀过程发生的化学反应产物不同，化学侵蚀主要包括钙矾石侵蚀、石膏侵蚀。
(1)钙矾石和石膏
钙矾石生长过程和液相的碱度密切相关,碱度低时形成的钙矾石为大的板条状晶体,此类钙矾石一般不带来有害的膨胀，碱度高时如在纯硅酸盐水泥混凝土中形成的钙矾石为针状或片状，甚至呈凝胶状析出，形成极大的结晶应力,因此合理控制液相的碱度是减轻钙矾石危害性膨胀的有效途径之一[4]。如果硫酸盐浓度较高时,则不仅生成钙矾石，而且还会有石膏结晶析出。石膏的生成使固相体积增大124%,引起混凝土膨胀开裂，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、养护制度等多种因素有关。此外，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]。
3结果分析
3.1侵蚀后的宏观现象
图1112d侵蚀作用下试件的外观
图1为112d龄期侵蚀作用下各组试件的外观宏观现象，1#空白试件掉角现象和表面盐析现象比较严重，略有膨胀并且出现了裂缝脱皮现象。硕士论文。3#掉角和盐析现象很明显，而2#抗侵蚀性要明显由于3#试件，说明“粉煤灰效应”发挥了作用，但其掺量要适当否则结果受到影响。混凝土抗硫酸盐能力于水泥熟料矿物组成关系很大
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