抗硫酸盐腐蚀型混凝土

1、混凝土硫酸盐侵蚀混凝土硫酸盐侵蚀 8混凝土抗硫酸盐侵蚀争辩作者4层。paper introducesthemechanismandclassificationoferosionof concrete sulfate and influence factors of concrete sulfate attack.5 methodsfortheinspectionofsulfateattackconcretearedescribed:ExpresswetcyclingmethodI;DrywetcyclingmethodII;Chlorideion penetration test.4 impr

2、ovement methods are proposed:Reasonableselection of varieties of cement and admixture;Improve the density ofconcrete;High pressure steam curing;Add the necessary protective layer.关键词：硫酸盐侵蚀 混凝土改善方法 影响因素Key word： Sulfate attackConcreteImprovement methodfactors一、争辩背景生了大量的腐蚀性的物质，给混凝土构造的使用寿命带来了严峻的考验。在 19

3、87 年美国国家材料参谋委员会的报告中，或许有 25.3 万座混凝土桥面板消灭3.5国腐蚀调査报告202250001991P.K Mehta凝土破坏的缘由，按重要性递降挨次排列是：钢筋锈蚀、严寒气候下的冻害、腐蚀环境的物理化学作用。”其中第三个缘由主要是由硫酸盐侵蚀引起。硫酸盐在我国分布广泛，主要存在于盐渍土、地下水以及空气中。全国约有 3693 万公顷盐馈土，4.88%。随着各种特别构造和高层构造的快速进展，对根底的要求也越来越严格，桩根底己成为当前各类建筑构造的的常用根底类型。混凝土桩分为预制桩和灌注桩，与混凝土预制桩相比，混凝土灌注桩具有如下几个特点：适用性好，现场施工，桩7%。由于上述

4、几个特点，灌注桩己经成为应用最广泛的根底形式之一。在土木工程中除了混凝土灌注柱以外，险道、地铁、桥梁等地下工程也面临着路、大路、市政等大量土木工程的需要。的安全问题。通过对拌混凝土进展抗硫酸盐侵蚀试验，承受长期浸泡的试验方法，更加直观的表现灌注桩与外界环境接触的实际状况。三、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理及类型混凝土硫酸盐侵蚀破坏的实质，是环境水中的 SO 2-进入混凝土内部，与水泥中4Ca(OH) 发生反响生成难溶性物质，这些难溶性物质产生体积膨，从而使混凝土2构造产生破坏。混凝土硫酸盐侵蚀可以分为两大类:物理性侵蚀和化学性侵蚀。混凝土酸盐物理性侵蚀，实际上是混凝土在潮湿状态下，通过毛细作用吸进

5、各种可溶性溶液，在枯燥条件下经蒸发、浓缩而结晶。混凝土中的 NaSO 和 MgSO 从244NaSO10HOMgSO7HO4-524242产生的膨胀压力超过混凝土的抗拉强度时，就引发混凝土的开裂与破坏，这种破坏通常发生在干湿循环区。钙钒石结晶型海水、工业污水中的 SO 2通过微小裂缝与水泥石中的 Ca(OH) 发生反响生成二42水石膏，二水石膏进一步与水泥石中的水化铝酸钙反响生成高硫型水化硫铝酸钙，反响方程式为NaSO10HO+Ca(OH) CaSO2HO+2NaOH+8HO24224223(CaSO2HO)+3CaO AlO6HO +19HO3CaOAlO3CaSO31HO422 3222

6、342高硫型水化硫铝酸钙晶体中含有大量的结晶水，体积膨胀可达 1.5 倍，使得固相体积明显增大，引起混凝土构造开裂。石膏结晶型当侵蚀溶液中 SO 2的质量浓度大于 1000mg/ LSO 2与水泥石中的 Ca(OH)244作用生成石膏。反响方程式为Ca(OH)+ SO2+2HO CaSO2HO +2OH24242Ca(OH) 转变为石膏后体积增大 120%，在混凝土内部产生较大的膨胀压力，致2使混凝土膨胀开裂，强度下降。导致混凝土强度和耐久性降低。镁盐结晶型Mg2 +、SO2可以与水泥石中的水化产4Ca(OH)2MgSO+Ca(OH)Mg(OH)+CaSO42243(CaSO2HO)+3CaO

7、AlO6HO+19HO3CaOAlO3CaSO31HO422 3222 342Mg(OH)Mg2+SO2Ca(OH)242降低了水泥石的碱含量，破坏了水化硅酸钙等水化产物稳定存在的条件，使水化硅裂，导致混凝土性能进一步劣化。碳硫硅钙石结晶型15)强度。反响方程式为3Ca2SiO3HO+2(CaSO2HO)+2CaCO+24HO 2CaSiSOCO(OH)12HO+Ca(OH)2243243622四、混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素很多,按材料、环境和相互作用途径概括起来分为：混凝土本身的性能、侵蚀溶液和环境条件。一影响混凝土硫酸盐侵蚀的内因性等。水泥品种不同品种的水泥配制的

8、混凝土具有不同的抗硫酸盐侵蚀的力量。混凝土的抗硫酸盐侵蚀力量在很大程度上取决于水泥熟料的矿物组成及其相对含量尤其是 C A 和3CS 的含量,由于 CA 水化析出水化铝酸钙是形成钙矾石的必要组分,CS 水化析出的333233石和石膏的可能性,从而可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀的力量。抗硫酸盐水泥的CA5% ,CS50% ,CA+CAF22%CA3.5%CA333433含量较低,所以抗钙矾石结晶侵蚀破坏的力量较强。但是,它们不能解决全部的硫酸盐侵蚀问题,而对石膏结晶侵蚀起关键作用的是水泥石中 Ca(OH) 的多少,混凝土的2强度,密实性和环境条件等。混凝土的密实性和协作比蚀的力量。二影响混凝土硫酸

9、盐侵蚀的外因影响混凝土抗硫酸盐侵蚀的外因主要有:侵蚀溶液中的 SO2-浓度及其它离子的4浓度、pH五、混凝土硫酸盐侵蚀的判定指标一考虑因素争辩混凝土硫酸盐侵蚀破坏标准时,必需综合考虑以下几个因素：试件的表观状况；试件的重量变化、长度变化、体积密度变化和孔隙率的变化；试件的强度、弹性模量的变化。二试验方案果存在不稳定性和不合理性,本试验方案收集了国内外普遍使用的各种硫酸盐侵蚀的试验方法。方案如下：快速法2.36mm)(0.6-1.18mm),10%15%2025%30%、外加防腐剂 1.5%、2%、2.5%、6%、8%等几种协作比,试件规格为 10mm*10mm*60mm 长80Kg/cm21d

10、,507d,分3%硫酸钠溶液浸泡,浸泡时间为 28d,测抗折强度,浸泡期间用稀硫酸PH7水试件抗折强度的比值作为抗蚀系数,以此来推断胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性。力是 0 只用刀片插捣和 40Kg/cm2 的试件,承受标准砂,每种压力的胶凝材料分别纯水1.5%2%2.5%0Kg/cm228d40Kg/cm256d膨胀法膨胀法即依据硅酸盐水泥在硫酸盐环境中的潜在膨胀性能试验方法 GB/T749-2022)来做的,因该方法明确规定不适和掺加混合材的水泥,这里还是承受,数据10%、15%、20%、25%、30%、外1.5%、2%、2.5%SO3量(质量百分比)到达 7%,混合料与砂的比为 1：2.75,水

11、灰比为 0.485,试件规格为25mm*25mm*280mm22-23h 脱模,脱模后将试件放在水中至少养护 30min 测初长L ,测完初长后水平放入0201水中连续养护,14d42d70dLP=(L-L)*100/250ttt0通过膨胀率来评估胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性能。3 干湿循环法I 100mm*100mm*100mm 立方体混凝土试件,成型 1d 后拆模,拆模后标准养护 28d,压3050702015%硫酸钠溶液浸泡6h,1h24h。每次PH7另外,为了考察温度和侵蚀溶液的浓度对侵蚀的影响分别预备几组试件进展在10403%7%3050、70干湿循环法II5-10mm1d后拆模,留一组

12、进展 28d 标准养护,作为基准试件,其余试件 80养护箱养护 7d 后进展干湿循环,循环制度与干湿循环法 I 一样,分别进展 15、30、40、50 次干湿循环,测试指标有抗折侵蚀系数、抗压侵蚀系数、质量变化。氯离子渗透试验都是从胶凝材料角度或者用混凝土浸泡的方法来考察混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能 ,系数来衡量混凝土的渗透性。在测试氯离子渗透系数时承受的是中国土木工程学会标准 CCES2022-01 中的混NEL4mol/LNaCl8h试样制备:将待测混凝土试件(可为指定龄期的试件或钻取芯样),切去外表100mm*100mm*50mm100mm*50mm上下外表应平坦；取其中三块,用千分尺量取试

13、样中心厚度。3)真空饱盐：将 5cm 厚的混凝土试样垂直码放于 NEL 型混凝土快速真空饱盐装置的真空室中,试样间应留有间隙。密闭真空室并开动真空泵和气路开关,在真空表显示值小于-0.05MPa 的压力下保持 6h 后,断开气路,导入 4mol/L 的 NaCl 溶液至液位指示灯灭,关闭水路开关,再翻开气路开关,抽真空至上述真空度并保持 2h。关24h并清洗真空室。NELD :擦去饱盐试样侧面盐水并置于试样夹具中两NEL电极间假设混凝土试样外表略不平坦,可在两电极与试样外表各加一浸有 4mol/LNaCl80,NEL可自动调整电压,直接给出该混凝土试样中氯离子集中系数 D 值。NELNEL 法

14、数据处理和混凝土渗透性评定:取三块平行试样的氯离子集中系数平均值作为该混凝土中氯离子集中系数值:假设三块平行试样的测定值与平均值的偏差15%(试样本身误差),则需重进展检测。NEL混凝土硫酸盐侵蚀干湿循环法 I 和干湿循环法 II90d,测得氯离子渗透系数取平均值。六、防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的方法由以上混凝土硫酸盐侵蚀机理的分析可以看出 ,导致混凝土硫酸盐侵蚀的内因Ca(OH)SO2-24防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的方法主要有:(一合理选择水泥及掺合料品种配制抗硫酸盐侵蚀的混凝土,应依据侵蚀环境的特点,合理选择水泥品种。 选C A 含量低的水泥(如抗硫酸盐水泥)和掺活性混合材水泥(如矿渣水

15、泥) ,但并非所3合材的混凝土,其抗硫酸盐侵蚀力量也大大提高。3大效应, 即活性效应( 火山灰效应) 、形态效应及微集料效应。生成水化硅酸钙和水化铝酸钙:xCa(OH)+ SiO+ mH2O= xCaOSiOmHO2222yCa(OH)+ AlO+ nH2O= yCaOAlOnHO22 32 32使混凝土中氢氧化钙浓度降低,石膏及钙矾石生成数量相应削减,缓解了结晶膨胀,随着掺量的增加,这种缓解作用越制造显；同时,此反响消耗了混凝土中薄弱的Ca(OH)2密实性。形态效应: 粉煤灰由大小不等的球状玻璃体组成, 其外表光滑致密,在混凝土泥颗粒粘聚,削减用水量,提高混凝土的密实度。,增加混凝土的密实性

16、。7混凝土硫酸盐侵蚀混凝土硫酸盐侵蚀 10二提高混凝土密实性1015%左右,而实际需水量(由于施工等因素泥石的内部,从而加速了侵蚀。大量事实证明降低 W/C ,提高密实度可显著提高混凝W/C善集料的级配,掺适当的外加剂及改善施工方法等措施均能提高混凝土的密实度。混凝土的孔隙系统也是混凝土抗硫酸盐侵蚀的重要影响因素，混凝土消灭硫酸盐侵蚀破坏现象主要是由于外部环境中的硫酸根离子通过与外界连通的孔道进入混凝土并与水泥的水化产物反响生成膨胀性物质或结晶消灭结晶应力，当膨胀应力或结晶应力超过混凝土的抗拉强度时就会引起破坏。致密性好，孔隙含量少且连通孔少的混凝土可以较好地抵抗硫酸盐侵蚀。而混凝土的孔隙率及

17、孔分布又与混凝土各原材料及其配比、混凝土密实成型工艺、养护制度等多种因素有关。掺入适量的粉煤灰和矿粉，优化了胶凝材料的微级配，同时粉煤灰的微集料效应得以显现，粉煤灰的微细颗粒均匀分布在水泥浆体内，填充孔隙和毛细孔，大大改善了混凝土的孔从而增加了混凝土的抗硫酸盐性能，这一点也是粉煤灰比矿粉更能够提高混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的缘由。三承受高压蒸汽养护承受高压蒸汽养护能消退游离的Ca(OH) ,同时C S 和C S223CACAH336了活泼得多的六方晶系的 C AH ,变成低活性状态,改善了混凝土抗硫酸盐性能。412四增设必要的保护层当侵蚀作用较强上述措施不能奏效时 ,可在混凝土外表加上耐腐蚀性强且不透水的保护层(如沥青、塑料、玻璃等)。在实际工程中应用最多的是硅烷防水剂。硅烷防水剂是一种透亮、无味、无毒、无腐蚀的液体。与基材作用时，释放出乙醇并与基材结合转化为有机硅树脂聚合物，最终在基材的毛细孔外表形成一层憎提高建筑建材的强度，延长建筑的使用寿命，降低建筑的修理本钱，缩短防水的施极佳的渗透度的基材。刚柔的防水层结实有机结合，形成结实、刚柔的防水层。优异的抗开裂力量硅烷防水剂与基材反响形成的硅酮高分子，是一种胶状物质有着优异的弹性