溶液浓度和温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响.pdf

第 3 0卷第 1 期 2 0 0 8年 2月 Vo1 3 0 NO 1 Fe b 2 0 0 8 溶液浓度和温度对混凝土硫酸 盐侵蚀速度影响 刘亚 辉 ， 申春妮 ， 方祥位 ， 徐 守彬 ， 张 伟 ( 1 后 勤工 程学 院 建筑工程系 ， 重庆 4 0 0 0 4 1 ； 2 重庆科技学 院， 重庆 4 0 1 3 3 1 ) 摘 要 ： 通过 大量试 验 ， 采 用强度损 失 、 试件 的长 度 变化 和 重量 损 失 3种 判 定指 标 研 究 了溶 液 浓度 和 温度 对 硫 酸 盐 侵 蚀 速 度 的 影 响 。 结 果 表 明 ： 侵 蚀 破 坏 速 度 随 着 溶 液 浓 度 增 大 和 温 度 的 提 高 而 加 快 ， 但 当 浓 度 和 温 度 超 过 某 一 数 值 后 继 续 增 加 ， 侵 蚀 破 坏 的 速 度 反 而 减 慢 。 在 各 种 影 响 因 素 下 ， 硫 酸 钠 侵 蚀 破 坏 的 速 度 比硫 酸 镁 侵 蚀 快 。 对 硫 酸 钠 型 侵 蚀 ， 采 用 抗 折 抗 蚀 系 数 作 为 判 定 指 标 较 为 合 理 ， 而 对 硫 酸 镁 型 侵 蚀 ， 应 该 综 合 考 虑 抗 折 抗 蚀 系 数 和 抗 压 抗 蚀 系数 。 关键 词 ： 混凝 土 ； 硫 酸 盐侵 蚀 ； 浓度 ； 温度 ； 影响 机理 中图分类 号 ：T U5 2 8 3 3 文献 标 志码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 6 7 3 2 9 ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 1 2 9 0 7 I n v e s t i g a t i o n s o n Ef f e c t o f S o l u t i o n Co n c e n t r a t i o n a nd Te mpe r a t u r e o n Ra t e o f Co n c r e t e S u l f a t e At t a c k LI U YA hu i 。 ， SHEN Ch u n - n i 。 ， FANG Xi a ng we i ， XU Sh o u bi n ， ZHANG W e i ( 1 De pa r t me nt o f Ar c h i t e c t ur e an d Civi l En gi ne e r i n g，Lo gi s t i c En gi n e e r i n g Uni v e r s i t y， Ch on gq i n g 4 00 0 4 1， Ch i n a2 Ch on g qi ng U n i ve r s i t y of Sc i e n c e a n d Te c hn ol og y，Ch on gq i n g 4 01 331，Chi na ) Abs t r a c t： Thr o u gh m a ny t e s t s a nd s t a n d a r d a n a l ys i s，t he e f f e c t s o f s ol u t i o n c on c e nt r a t i o n a n d t e m p e r a t ur e o n r a t e of c o nc r e t e s ul f a t e a t t a c k we r e i nv e s t i g a t e d Th e t e s t r e s u l t s s ho w t h a t whe n s o l u t i o n c on c e nt r a t i o n a n d t e m p e r a t ur e a r e l o we r t ha n c e r t a i n v a l u et he s pe e d o f a t t a c k i S a c c e l e r a t e d wi t h i n c r e a s i n g c on c e n t r a t i o n a n d t e mpe r a t ur e，ho we ve r，hi g he r t e m p e r a t u r e a nd c o nc e nt r a t i on o f s o l ut i on ma y de c r e a s e t h e r a t e of a t t a c k The s pe e d of a t t a c k o f s o d i u m s ul f a t e i S f a s t e r t ha n t he o ne o f a t t a c k of ma g ne s i u m s u l f a t e u n de r v a r i o us f a c t o r s I t i s s ui t a bl e t o a d o pt t h e c oe f f i c i e nt of t e n s i l e a s t he a c c e l e r a t e d a s s e s s i ng c r i t e r i o n f o r t h e a t t a c k of s od i u m s u l f a t e Th e c o e f f i c i e nt of t e n s i l e a n d c o m p r e s s i v e s t r e ngt h s hou l d be c o ns i d e r e d t o ge t he r f o r t he a t t a c k o f ma g ne s i u m s u l f a t e Ke y wo r ds ：c o n c r e t e ；s u l f a t e a t t a c k；s o l ut i o n c o nc e nt r a t i o n；s o l ut i o n t e mpe r a t ur e；i n f l ue nc e m e c h a ni s m 硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的重要 内容 ， 同 时也是影响因素最复杂 ， 危害性最大 的环境水侵蚀之 一 。从 上个世 纪 开始 ， 水 泥 混 凝 土抗 硫 酸 盐 侵蚀 快 速 评估方法的研究就得到重视， 提 出了一 系列 的水泥抗 硫酸盐侵蚀快速评估方法 。但 到 目前为止， 还没有 提 出一个科学有效的水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀快速评估 试验方法。然而， 在实际工程中， 特别是处 于硫酸盐侵 蚀 的工 程 中 ， 能 否在 较 短 的 时 间 内判 断 出混 凝 土 是 否 具有抗 硫酸盐 侵蚀性 能 尤为重 要 。 混凝 土硫 酸盐 侵 蚀 破 坏 的速 度 和 诸 多 因 素有 关 ， 包括试 件的水 灰 比 、 胶砂 比、 预养方 式 、 试 件 的形 状 ( 特 别是表面积与体积之比， 称 为比表面积) 、 侵蚀溶液种 类 、 浓度和温度 、 与试件体积有关的溶液的体积以及溶 液更新的频率等。当设计一个合适的试验方法时， 这 些 因素都应 该被 考虑 到 7 。本文研 究 了溶液 浓 度及 温 度对 硫酸盐 侵 蚀 试 验 速 度 的影 响 ， 试 件 水 灰 比 、 胶砂 比、 试 件尺 寸 、 预养方 式等对 硫 酸盐侵蚀 试验 速 度 的影 响将另文讨论 ， 为提 出一个具有可操作性的水泥混 凝土硫酸盐侵蚀快速评估试验方法提供参考。 l 试验原材料与方法 l ， l 试验 原材 料 ( 1 ) 水 泥 ： 试验 采 用 自磨 的纯 硅 酸 盐水 泥 ， 水 泥 熟 料 的 C 。 A含量 为 1 2 ， 因为 C 。 A 含量 如果小 于 5 水 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 9 3 0 基金项 E l ： 中铁十七局集团科研项 目资助( 编号 2 0 0 7 0 1 1 2 0 1 ) 。 作者简介 ： 刘亚辉( 1 9 6 4 一 ) ， 四川南充人 ， 在职博 士研究生 ， 主要从事营房勤务等领域 的研究 ， ( E ma i l ) l i u y a h u i 1 6 3 c o rn。 n 报 U 学 Z 学 大 筑咖 建 O 庆 重 a m 叭 T J 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 0 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 3 0卷 泥具有抗硫酸盐性， 在较短时间内侵蚀现象不明显 。 ( 2 ) 砂 ： 试验所采用的砂为厦门生产的水泥强度试 验 用标准 砂 。 ( 3 ) 拌和用水： 自来水 。 1 2 试 验方法 混凝 土硫酸 盐侵蚀 破坏 判定 指标 的选 择 是一 直在 探 讨但 尚未取得 共识 的重要 问题 。本文 采用 了 比较普 遍使用的指标 ： 强度损失、 试件的长度变化和重量损失 3 个 指标 。 对强度损失 以胶砂试件的抗折抗蚀系数 K 和抗 压抗蚀系数 R作为评定 的标准 ， 即 K一 ， R C c 测长试件的尺寸参照 G B T 7 4 9 -2 0 0 1 ， 定 为 2 5 mm2 5 mm2 8 0 mm。长度变化 和重量损失试 验结果分 别以膨胀率和重量变化率表示 ： P= = ： ( L 一 L。 ) 1 0 0 2 5 0 ， Q一 ( G 一G。 ) 1 0 0 G。 本文选取了两种具有代表性的硫酸盐溶液 ， 分别 是硫酸钠和硫酸镁。研究试件浸泡在这两种溶液 中的 侵蚀破 坏速度 。 辍 锺 辖 1 j s 基 蓄 I _ _ _ - - l 一0 1 5 6 - - - - -0 6 2 5 龄期 d ( a ) 辍 g 辖 2 试 验结果与分析 2 1 溶液 浓度对硫 酸 盐侵蚀试 验速 度 的影响 试件水灰比和胶砂比分别为 0 5 5和 1 ： 3 5 ， 浸泡温 度均为 2 1， 硫酸钠溶液浓度分别为 0 1 5 6 、 0 6 2 5 、 1 2 5 、 2 5 、 5 、 1 5 及饱和溶液， 硫酸镁溶液浓度分 别为 0 2 5 、 0 5 、 1 、 2 、 4 、 1 3 及饱和溶液。 2 1 1 溶 液浓度 对硫 酸钠侵 蚀试验 速度 的影 响 2 1 1 1 抗 蚀系 数 图 1 和图 2 分别是不同浓度硫酸钠溶液 中试件的 抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数的经时变化。试验结果 表明， 当侵蚀溶液的浓度小于一定值时， 试件抗蚀系数 的衰减随着溶液浓度 的增加而加快 ； 当浓度继续增加 时， 抗蚀系数的衰减速度反而变慢。本试验中， 当浓度 小于 1 5 时， 浓度越大， 衰减速度越快， 浓度为 1 5 的 试件抗蚀系数衰减速度最快， 饱和溶液 中试件抗蚀系 数的衰减速度也没有 1 5 中的快 。 对比相同浓度硫酸钠溶液中试件的抗折和抗压抗蚀 系数表 明， 抗折抗蚀系数 的衰减 比抗压抗蚀系数明显 。 图 1 不同浓度硫 酸钠溶液 中试件抗折抗蚀系数的经时变化 辍 1j s 基 趟 0 2 8 5 6 8 4 1 1 2 1 4 0 1 6 8 1 9 6 2 2 4 2 5 2 液 5 1 5 饱和溶液 龄期 d 龄期 d ( a ) ( b ) 图 2 不同浓度的硫酸钠溶 液中试件抗压抗蚀系数的经时变化 2 1 1 2 重量损失 度越高， 重量变化率越大， 说 明溶液的浓度越高 ， 侵蚀 图 3 是不同浓度硫酸钠溶液中试件重量变化率的 反应进行得越快 ， 生成 的侵蚀产物越多。随着试 验的 经时变化 。本试验选取 的溶液浓度分别是 0 6 2 5 9 5 、 进行 ， 不同浓度下试件重量变化逐渐趋于平稳 ， 其变化 2 5 和饱 和溶 液 。从 图 中可以看 出 ， 侵蚀 溶 液 的浓度 曲线大 致平行 。 不同， 试件重量变化情况不同。在试验初期， 溶液的浓 4 6 8 黼 勰 0 4 2 8 6 4 2 1 1 1 O O O O O 4 2 1 8 6 4 2 0 1 1 0 O O 0 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 刘 亚辉 ， 等 ： 溶液 浓度 和 温度 对 混凝 土硫 酸盐侵 蚀速 度影 响 1 3 1 2 1 1 3 膨胀 率 图 4是 不 同浓度硫 酸钠 溶液 中试 件 膨胀 率 的经 时 变化。试验结果表明， 溶液浓度对 膨胀率 的影响 同抗 蚀系数基本相似 ， 即当浓度小于一定值时， 胶砂试件 的 膨胀率随着溶液浓度 的增加而增大， 如果超过此值 ， 膨 胀 率反 而 变小 。 0 2 8 5 6 8 4 l1 2 l 4 0 1 6 8 l 96 2 24 2 52 龄期， d 图 3 不 同浓度 的硫酸钠溶液 中试件 重量 变化率的经时变化 龄期， d ( a) 液 图 4 不 同浓度 的硫酸钠溶液 中试件膨胀率 的经 时变化 2 1 2溶液 浓度 对硫 酸镁侵蚀 试 验速度 的影响 2 1 2 1 抗蚀 系数 图 5和图 6分别是不同浓度硫酸镁溶液中试件的 抗折 抗蚀 系数 和抗压 抗蚀 系数 的经 时变 化 。试验 结 果 表明， 当侵蚀溶液的浓度小于一定值时， 试件抗蚀系数 的衰减速 度 随着溶 液 浓 度 的增加 而 加 快 ； 当浓 度 超 过 某值继续增加 时， 抗蚀系数的衰减速度反而变慢 。在 本试验 中 ， 当浓度小 于 1 3 时 ， 浓 度 越 大 ， 衰减 速 度 越 快， 浓度为 1 3 的试件抗蚀系数衰减 的速度最快 ， 饱 和溶 液 中试件 的抗蚀 系数 衰减 速度 也 比 1 3 中的慢 。 对 比相 同浓度 硫 酸镁溶 液 中试 件 的抗 折 和抗压 抗 蚀 系数 表 明 ， 抗压 抗蚀 系数 的衰减 比抗折 抗蚀 系数大 。 图 5 不同浓度的硫酸镁溶液中试件抗折抗蚀系数的经时变化 l 3 l 2 髦 甚 蓄 0- 9 0- 8 图 6 不同浓度 的硫酸镁溶液中试件抗压抗蚀 系数的经时变化 2 1 2 2 重量 损失 图 7是不 同浓 度硫 酸镁溶 液 中试 件重量 变 化率 的 经 时变 化 。本 试 验 选 取 的 溶 液 浓 度 分 别 为 0 5 、 2 、 及饱 和溶 液 。从 图中可 以看 出 ， 溶液浓 度不 同 ， 试 拼 酿 柏 龄 携 0 三 6 5 4 3 2 l 0 瓣晕 斓慨 2 醯 2 龄 勰 0 醯 柏 携 呻 叭 叭 J 墟 H 0 哪 0 瓣 婆 一 瓣 婆 4 醯 m 携 0 矾 ” 龄 勰 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 2 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 3 O卷 件重量变化率不同。在浸泡 2 8 d后 ， 0 5 的溶液中 试件的重量变化率最小， 饱和溶液中的次之， 2 的最 大。2 8 d以后 ， 0 5 和 2 的溶液 中试件的重量继续 增加， 饱和溶液中的试件重量 已开始减轻。 瓣 制 删 栅 图 7 不同浓度的硫酸镁 溶液 中试件重量变化率的经时变化 2 1 2 3 膨胀 率 图 8是不同浓度硫酸镁溶液中试件膨胀率 的经时 变化。试验结果表明， 当浓度小于一定值时， 胶砂试件 的膨胀率随着溶液浓度 的增加而增大， 如果超过此值 ， 膨胀率反而减小 。与硫酸钠侵蚀 的不 同之 处在 于 ， 对于 硫酸钠侵蚀 ， 当溶 液 浓度 增加 到一 定 程度 时 ， 膨 胀量 增 长幅度较大 ； 对 于硫 酸镁 侵蚀 ， 虽然 膨胀 量 也随 着浓 度 的提高而增加， 但增长幅度没有硫酸钠侵蚀大。这是 因 为两 者 侵 蚀 反 应 的 机 理 不 同。对 于 硫 酸 镁 侵 蚀 ， Mg ( o H) 的生成抑制 了 S ( ) i 的 渗入 ， 反 应的速 度取决 于 离子扩散的速率， 因此， 侵蚀反应速度要比硫酸钠慢。 0 2 0 l 5 茎0 l 趋 0 0 5 0 图 8 不同浓度的硫酸镁溶液 中试件膨胀率的经时变化 2 2 溶液 温度对 硫酸盐 侵蚀试 验速 度 的影响 试件水灰比和胶砂比分别为 0 5 5和 1 ： 3 5 ， 浸泡 温度分 别 为 2 1 、 3 8 和 5 O。 2 2 1 溶 液温度 对硫 酸钠侵 蚀试 验速度 的影 响 2 2 1 1 抗蚀 系数 图 9和图 1 O分别是不 同温度硫酸钠溶液中试件 的抗折 抗蚀 系数 和抗压 抗蚀 系数 的经时变 化 。从 图 中 可 以看 出 ， 侵 蚀溶 液 温 度对 抗 蚀 系 数 的影 响 和浓 度 相 似， 即当温度小于一定值时， 抗蚀 系数的衰减随着溶液 温度的提高而增大， 当温度继续升高时， 抗蚀系数的衰 减 反而 减小 。因为 硫酸盐 侵蚀试 验 中的各 种水 化产 物 都必须在一定浓度的石灰溶液中才能稳定存在 ， 提高 温 度无 疑会增 大各 种水 化产 物 的溶解 度 ( 但 C a ( oH) 的溶解 度减小 ) ， 因而达不 到预期 的效 果 。 - - - - 0 2 1 图 9 不同温度的硫酸钠溶液中试件抗压抗蚀系数 的经时变化 0 2 8 5 6 8 4 l 1 2 l 4 0 l 6 8 l 9 6 龄期 ，d 图 1 O 不同温度的硫酸钠溶液 中抗折抗蚀 系数 的经时变化 对比相同温度硫酸钠溶液中试件的抗折和抗压抗 蚀 系 数表 明 ， 抗折 抗蚀 系数 的衰减 大于抗 压抗蚀 系数 。 2 2 1 2 重量变化率 图 1 1 是不同温度下硫酸钠溶液 中试件重量 变化 率的经时变化。试验初期 ， 三种温度 下试件的重量 变 化情况基本相 似， 随着试验的进行 ， 其差别逐渐 明显。 浸泡 8 4 d后， 3 8溶液中试件的重量损失最大， 2 1 时次之 ， 5 O时最 小 ， 其变化 趋势 和抗蚀 系数 的相 似 。 2 2 1 3 膨 胀率 图 1 2 是不同温度 的硫酸钠溶液 中试件膨胀率 的 经时变化。试验初期 ， 三种温度下试件膨胀率 的差别 比较小 ， 随着试验的进行， 其差别逐渐增大。可见 ， 在 一 定温度范围内， 提高温度可以使侵蚀反应速度加快 ， 膨胀量迅速增长 ； 但是， 当温度继续升高时， 膨胀量不 但没有增加， 反而减小， 这一点和采用抗蚀系数及重量 嘶 嘶 吣 呲 吣 0 鸵 醯 龄 阱 勰 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘亚辉， 等 ： 溶液浓度和温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响 1 3 3 碍 栅 龄期， d 图 1 1 不同温度的硫酸钠溶液中试件重量变化率的经时变化 变化率作为评定标准得到的结果是一致的。 l - 6 1 4 1 2 1 鐾 o s 龄 06 0 4 0 2 0 -0 2 0 28 5 6 8 4 1 1 2 1 4 0 1 6 8 1 96 龄期 ， d 图 1 2 不同温度的硫 酸钠溶液中试件膨胀率的经时变化 2 2 2溶 液温度对 硫 酸镁侵 蚀试 验速 度 的影响 2 2 2 1 抗蚀 系数 图 1 3和图 1 4分别是不同温度硫酸镁溶液中试件 的抗 折抗 蚀 系数和抗 压抗 蚀 系数 的经 时变化 。当浸 泡 龄期相同时， 溶液的温度不同， 抗蚀 系数衰减不 同； 当 侵蚀溶液 的温度小于一定值时， 试件抗蚀系数 的衰减 随着溶液温度的增加 而加快 ； 当温度超过某值继续增 加 时 ， 抗 蚀 系数 的衰 减速 度反 而减小 ； 这 与硫 酸钠 侵 蚀 一 致 。所 不 同的是 ， 对于硫 酸镁 侵蚀 ， 在 整个 试验 过 程 中， 抗蚀系数的变化 比较缓慢 。这说明 ， 硫酸镁侵蚀反 应 进行 得 比较 缓慢 。 这 是 因 为其 侵 蚀 反 应机 理 和硫 酸 钠 侵蚀 不 同所 致 。 对 比相同温度硫酸镁溶液 中试件 的抗折 和抗压抗蚀 系数表明， 抗压抗蚀系数的衰减比抗折抗蚀系数明显。 图 1 3 不 同温度的硫酸镁溶液 中试件抗折抗蚀系数的经 时变化 2 2 2 2 重量 变 化率 图 1 5 是 不 同温 度硫 酸 镁 溶 液 中试 件 重 量 变 化 率 的经 时变化 。浸泡 2 8天时 ， 三种 温度 下试件 的重 量变 图 1 4 不同温度的硫酸镁溶液中试件抗压抗蚀系数的经时变化 化率都达到 3 左右 ， 在这一阶段 ， 侵蚀反应的速度基 本相 同。随着 试 验 的进 行 ， 试 件 的 重量 变 化情 况 发 生 改变 ， 5 O C溶 液 中试件 的重 量还 在继续 增 加 ， 而 2 1 C 和 3 8的已开始减小， 并且， 3 8时的下降幅度要 比 2 1时 的大 。这 说 明 ， 当溶液 的温 度 为 3 8时 ， 侵 蚀 反应速度最快 ， 试 件重量开始下降的时间也最早。这 一 点通 过平 时 的观 察 也 得 到 证 明， 通 过 观 察 发 现 ， 3 8 溶液中的试件最先出现脱皮 、 掉砂等现象 。 4 3 瓣 翥 z 删 阃 1 0 酹 刷 d 图 1 5 不同温度的硫酸镁溶液中试件重量变化率的经时变化 2 2 2 3 膨胀 率 图 1 6是 不 同温度 硫 酸 镁 溶 液 中试 件 膨 胀率 的经 时变化 。其变 化 趋 势 与硫 酸 钠 溶液 中是 一 致 的 ， 所 不 同的是 ， 两种溶液中试件的膨胀率差别较大。以 3 8的 溶 液为 例 ， 在 浸 泡 8 4 d后 ， 硫 酸钠 溶 液 中试 件 的膨 胀 率 达到 1 4 8 7 ， 而硫 酸 镁 溶 液 中试 件 的 膨胀 率 只有 0 0 7 7 。由此可 见 ， 硫 酸钠 侵蚀反 应速 度要 比硫 酸镁 侵蚀快 ， 这和笔者在前面得到的结论是一致的。 0 2 8 56 8 4 l1 2 1 4 0 1 68 1 9 6 龄期， d 图 1 6 不 l 司温 度 的 硫 酸 镁 溶 液 中 试 件 膨 胀 率 的 经 时 变化 2 2 3 X射 线衍 射分析 利用 x射线 衍射仪对 温度影响进 行微观测试 。 试件的尺寸为 4 O 4 O 1 6 0 mm， 成型后放入标准养护 箱 中养护 1天， 拆模后立即放入水中养护， 再分别放入 硫酸钠和硫酸镁溶液中。测试时从溶液中取 出、 烘干、 破碎 、 取其核心部分， 用丙酮止水并磨 细过 0 0 8 mm 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 4 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 3 0卷 筛后进行 x射线分析 。测试条件为： 铜靶 ， 工作电压 ： 4 0 k V， 工 作 电流 ： 3 0 mA， 扫描速 度 ： 1 o mi n 。 图 l 7为 3 8试件浸泡 5 6 d后的 x射线 图谱 ( 2 1 和 5 0的图谱略) ，( a )、 ( b ) 、 ( c )分别为水、 硫酸钠 和 硫酸镁溶液 中试件 的图谱。从图中可 以直观的看 出， 与水中试件的图谱相 比， 浸泡在硫酸盐溶液中试件的 氢氧化钙的衍射峰降低 ， 钙矾石和石膏的衍射峰升高。 这说明， 侵蚀反应消耗 了一定量的氢氧化钙 ， 生成钙矾 石和石膏。另外 ， 钙矾石和石膏的峰值基本相似 ， 说明 其生成量几乎相同。 ( a ) ( b) ( c J 图 1 7 3 8。C溶液 中试件的 X射线图谱 三种温度下试件的 X R D图谱相似， 从微观角度来 于硫酸钠和硫酸镁侵蚀 ， 反应方程如下： 看 ， 温度的改变并没有使 侵蚀产物发生改 变 。但 是 ， 从抗 硫酸钠 侵蚀 蚀系数和膨胀率的角度都证明， 三种温度下试件的侵蚀 Na S O 1 0 H O+C a ( OH) 一C a S O 2 H O+ 反应 速度相差较大 ， 对于此 问题还应进一 步深入研究 。 2 Na OH+8 H O 和 4 C a O Al O 。1 2 H O+3 ( C a S O 2 3 影 响机理分 析 2 H 2 O)+ 1 4 H2 O = 3 C a O Al 2 O。 3 C a S O 硫 酸盐侵 蚀破 坏 的实质是 硫酸 盐从外 部 环境 中通 3 1 H O+C a t OH) 过毛细孔和裂缝扩散或渗透并进入混凝土 内部， 当有 硫酸镁侵蚀 足够量 的硫酸盐进入并发生反应， 才会 出现显著的侵 Mg 抖+C a ( OH) =Mg ( OH) +C a 抖和 4 C a O 蚀征兆 。 如强度降低 ， 体积膨胀等。侵蚀介质中的硫酸 Al O。 1 2 H O+3 ( Ca S O 2 H O) +1 4 H O一3 C a O 盐扩散到混凝土 内部并发生反应 ， 这一 阶段被称为潜 Al O 。 3 C a S O 3 1 H O+C a ( OH) 伏期， 积累到一定程度之后 ， 体积膨胀加速。溶液浓度 生成的高硫型水化硫铝酸钙含有大量 的结 晶水 ， 越高 ， 试件单位面积上所分布的 s O ； 一数量越多， 在相 所以重量增加 。但随着试验的进行 ， 生成物越来越多 ， 同的时间内， 进 入水泥 石 内部 s 0 的量就越 多， 因 用来包裹砂粒的水泥浆量将会越来越少， 而砂粒本身 此， 潜伏期所持续的时间将越短， 硫酸盐侵蚀破坏的速 就是靠水泥浆粘聚在一起的。水泥浆的减少将导致试 度将加快。 件出现起皮、 掉砂等现象 ， 因此 ， 试件重量开始减轻。 当溶液浓度继续增加时， 侵蚀破坏速度反而减小。 在不同的试验中， 试件的孔隙状态不同， 即使浓度 可能是因为溶液的浓度过高， 在很短的时间内就有大量 等条件完全相同， 试验结果 的一致性也很难保证 。因 的 s ( Y 4 一进入混凝土内部 ， 发生侵蚀反应并产生局部结 此， 采用重量损失作为硫酸盐侵蚀 的评定标准是不合 晶， 使混凝土的密实度提高， 阻止 了 s 的进一步渗 理的。 人， 侵蚀反应的速度减慢。另一方面， 也有可能是试件 ， 一 放 入侵蚀溶 液 中 ， 表 面就 有硫 酸 钠结 晶层 形成 ， 阻 止 了反应的继续进行， 使反应速度减慢。由于试验条件所 1 ) 当溶液浓度和温度小于一定值时， 侵蚀破坏速 限， 这一机理暂时没有得到验证， 有待于进一步研究。 度随着溶液浓度和温度 的提高而加快 ， 但 当浓度和温 侵蚀 反应 速度 随着 溶液温 度 的升高 而加快 是 因 为 度超 过某 值继 续增加 时 ， 侵 蚀破 坏 的速度 反而减 慢 。 温度提 高将导 致溶 液扩 散 的速 率增 加 ， 使 潜伏 期 缩短 ， 2 ) 各 种 因素下 的硫酸 钠侵蚀 和硫 酸镁 侵蚀 结果 表 侵蚀反应速度加快。但是 ， 硫酸盐侵蚀 的各种水化 产 明， 无论采用何种判定指标 ， 硫酸钠侵蚀破坏 的速度 比 物都必须在一定浓度 的石灰溶液中才能稳定存在 ， 当 硫酸镁侵蚀快 ； 对于硫酸钠等可溶性硫酸盐侵蚀 ， 采用 温度过高时 ， 各种 水化产物 的溶解度无 疑会增大 ， 因 抗折抗蚀系数作为快速判定的指标 比较合理 ； 而对硫 此 ， 侵蚀破坏速度反而减慢。 酸镁侵蚀， 应 该综合 考虑抗 折抗蚀 系数 和抗 压抗蚀 试验表明， 试件受腐蚀后 ， 在短时间内其重量没有 系数 。 减轻 ， 反而增加 ， 随着试验 的进行， 重量 开始减轻 。其 3 ) x射线衍射结果显示 ， 不管是硫酸钠侵蚀 ， 还是 原因是当试件放人硫酸盐初期 ， s O ； 一通过毛细孔和微 硫酸镁侵蚀， 当试件放入侵蚀溶液后 ， 都有钙矾石和石 裂缝进入试件内部并 和水泥的水化产物发生反应， 对 膏生成 ， 但不同温度下其图谱的差别不明显。 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘 亚辉 ， 等 ： 溶 液浓度 和 温度对 混凝 土硫 酸 盐侵 蚀速 度影 响 1 3 5 参考文献 ： 6 E I 陈东 ， 卢长 谷水 泥耐 蚀性 能评 定方 法 新探 J 水泥 ， L J 1 99 4， (1 )： 3 8 4 0 2 3 4 5 CH EN D( ) NG， LU CHANGGU Exp l or e o n a ppr a i s e s me t h o d o f t h e c e me n t a n t i c o r r o s i o n f u n c t i o n J Ce me nt ，1 9 94， (1 )： 3 8 4 0 亢景富，混凝土 硫酸盐侵 蚀研 究中 的几个基本 问题 J 混 凝 土 ， 1 9 9 5 ， ( 3 ) ： 9 - 1 8 KANG J I NGFU Qu e s t i o n s a b o u t r e s e a r c h o n s u l f a t e a t t a c k o f c o n c r e t e J C o n c r e t e ，1 9 9 5 ， ( 3 ) ： 9 - 1 8 M ANU S ANTHANAM ， M ENASHI D C o h e n， j a n o l e k s u l f a t e a t t a c k r e s e a r c h w h i t h e r n o w J ， C e me n t a n d Co nc r e t e Re s e ar c h， 2 001， 31( 3 )： 8 45 851 MANU S ANTHANAM ， M E NASHI DCo h e n 。 J a n o l e k ， M e c ha n i s m of s u l f at e a t t ac k： a f r e s h l oo k p ar t l： s u mm a r y o f e x p e r i me n t a l r e s u l t s J C e me n t a n d Co nc r e t e Re s e a r c h，2 0 02，3 2 (4)：91 5 9 21 a n d pa r t 2： P r o p o s e d me c h a n i s ms J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h， 2 0 03， 3 3( 2)： 341 - 3 46 E ， KURTI S，K S H0M( I I N，P J ， M M( ) NTEI R0， J HARVEY，a n d J ROES LER Ac c e l e r a t e d t e s t f o r me a s ur i n g s ul f a t e r e s i s t a nc e o f c a l c i u m s ul f oa l umi n， c a l c i u m a l u mi n a t e ， a n d p r o t l a n d c e me n t s J Ma t e r i a l s i n ( 上接 第 1 2 8页) 参考文献 ： 1 2 3 1 4 YXU，Y I W 0NG，C SPOON，e t ，a 1 I nf l ue nc e of PFA on c r a c ki ng of c on cr e t e an d c e me nt p as t e a f t e r e x p o s u r e t o h i g h t e mp e r a t u r e s J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h，2 003，3 3： 2 00 9 2 01 6 肖建庄 ， 王平 ， 朱伯龙 我国钢筋混凝土 材料 抗火性能研究 回顾与分析 J 建筑材料学报，2 0 0 3 ， 6 ( 2 ) ：1 8 2 1 8 7 XI AO J I i a n z h u a n g ，W ANG P i n g ，Z HU 1 3 o l o n g Re v ie w on f i r e - r e s i s t a nc e b e ha v i or of r e i nf or c e d c onc r e t e i n Ch i na J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s( i n C h i n e s e ) ， 2 0 0 3 ，6 ( 2)：1 8 2 1 87 阎慧群 ， 王清远 ， 闫宁高温下及 高温后钢筋混凝土结 构 性能评述 J 重庆建筑大学学报，2 0 0 3 ， 2 5 ( 3 ) ： I 1 0 - I 1 5 YAN Hu i - q u n，WANG Qi n g y u a n ，YAN Ni n g B e h a v i o r o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e u n d e r a n d a f t e r h i g h t e mp e r a t u r e ： A r e v i e w J J o u r n a l o f C h o n g q i n g J i a n z h u Un i v e r s i t y，20 03，2 5( 3)： 1 1 0 11 5 吴波 ， 袁杰 ， 杨 成 山 高温 后高 强混凝 土 的微观结 构分 析 J 哈尔滨建筑大学学报 ， 1 9 9 9 ， 3 2 ( 3 ) ： 8 - 1 2 W U B o，YUAN J i e 。YANG Ch e n g s h a n An a l y s i s o f t h e mi c r o s t r u c t u r e o f HS C a f t e r h i g h t e mp e r a t u r e J ， J o u r n a l 8 9 5 6 7 1 8 Ci v i l En gi ne e r i n g， 2 001， 6( 5)： 2 1 6 - 2 2 1 P K ME HT A， a n d D P i r t z ， P r o p e r t i e s o f a l i t e c e m e n t J Ce me nt a n d Co nc r e t e Re s e a r c h，1 9 7 9， 2 5 ( 9 )： 4 3 9 4 5 0 ， 申春妮 ， 杨德斌 ， 方祥位， 张涛? 昆 凝土硫酸盐侵蚀试验方 法研究 J 四川 I 建筑科学 研究 ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 2 ) ： 1 0 3 1 0 6 SHEN CHUNNI 。YANG DEBI N 。FANG XI ANGW EI， ZHANG TAO Th e r e s e a r c h on t e s t i n g me t ho ds of s u l f a t e a t t a c k o f c o n c r e t e J S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e ， 2 00 5，31( 2)： 1 03 1 06， 方祥位， 申春妮， 张伟试件水灰比和胶砂 比对混凝土硫酸 盐侵蚀速度影响 J 后勤工程学院学报， 2 0 0 7 ， 2 3 ( 2 ) ： 9 2 9 6 FANG XI ANGW El ，SHEN CHUNNI ，ZHANG W E1 I n v e s t i g a t i o n o n t h e e f f e c t o f wa t e r c e me n t r a t i o n a n d c e me