硫酸根离子对带裂缝混凝土中氯离子扩散性能的影响研究.pdf

2 0 1 5 年 第 8期 (总 第 3 1 0 期) N u mb e r 8 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 1 0) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE ORE TI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 8 0 0 7 硫酸根离子对带裂缝混凝土中氯离子 扩散性 能的影 响研 究 宋立康。王曙光， 徐锋。刘伟庆。 张红光 ( 南京工业大学 土木工程学院，江苏 南京 2 1 1 8 1 6 ) 摘要 ： 通过单一氯盐溶液、 氯盐 一硫酸盐混合盐溶液中带裂缝混凝土的浸泡试验 ， 研究 了裂缝、 硫酸根离子的存在对氯离子在 混凝土中扩散性能的影响。 试验中先测定混凝土 中的总氯离子含量的分布规律， 再使用电通量法来评价氯离子扩散性能 ， 然后 运用 X R D测试方法对混凝土试验前后微观组成的变化进行了分析 。 结果表明， 裂缝能够扩大氯离子扩散系数 ， 离裂缝越近 ， 总 氯离子含量越高 ； 硫酸根离子能够降低氯离子在混凝土的扩散性能； X R D图谱所反映的混凝土内部固相组成演变规律同样验证 了上述裂缝与硫酸根离子对氯离子扩散系数的影响。 关键词 ： 混凝土； 氯盐； 硫酸盐； 裂缝 ； 扩散性能； X R D 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 8 - 0 0 2 6 - 0 5 I n f l u e n c e o f s u l f a t e I o n s t o d i ffu s i on p r o p e r t i e s o f c h l o r i d e i o n i n t h e c r a c k e d c on c r e t e SONG Li ka n g，WANG S hu gu a n g，XU F e n g， LI U W e i q i n g， ZHANG Ho n g gu a n g ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y ， N a n j i n g 2 1 1 8 1 6 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h r o u g h t h e i m me r s i o n e x p e ri m e n t o f t h e c r a c k e d c o n c r e m s p e c i m e n s i n t o b o th s i n g l e c h l o ri d e s o l u ti o n ( N a C 1 ) a n d c o m p o s i t e s o l u t i o n ( Na Cl a n d Na ， S O ) t h e e f f e c t s o f the e x i s t e n c e s o f c r a c k a n d s u l f a t e o n the d i f f u s i o n o f c h l o r i d e i o n s i n c o n c r e wa s i n v e s t i g a t e d Th e c on c e n t r a t i o ns of c h l o rid e i on s we r e fir s t l y t e s t e d a n d t h e c h l o rid e d i f f u s i o n wa s t h c n e v a l u a t e d by the e l e c t r i c f l u x me thO d XRD me t h o d wa s uti l i z e d t 0 an a l y z e the e r o s i o n p r o d u c t s o f c o n c r e t e a fte r t h e i mme r s i o n t e s t Th e e x p e rime n t a l r es ul t s s h o w t ha t t h e e x i s n c e o f c r a c k c a n a c c e l c r a t e t h e d i f f u s i o n o f c h l o rid e i o ns a n d the t o tal c o n c e n tra tio n o f c h l o rid e i o n i s h i g h e r i l e a l t he c r a c k Su l f a t e i o n s c a n s l o wd o wn the d i f f u s i o n p r o g r e s s o f c h l o ride i o n i n c o n c r e t e XRD p a t t e r n s s h o w the e v o l u t i o n s o f the i n t e ma l s o l i d p h a s e c o m p os i t i o n o f c o n c r e t e a n d v e r i f y the i n flu e n c e s o f c r a c k a n d s u l f a t e i o n s o n the c h l o rid e d i f f us i o n c o e f fic i e n t Key wor ds： c o n c r e t e； c h l o rid e； s u l f a t e； c r a c k s； d i f f us i o n p r o p e r t i e s ； XRD 0 引言 随着城市交通的发展 ， 地下轨道结构大 量出现。 但地 下轨道结构的服役环境复杂 ， 如地下水 中往往富含多种侵 蚀性离子 ， 对地下轨道结构 的耐久性 形成巨大 的挑 战 ， 其中影响最大的是硫酸根离子和氯离子。 当钢筋表面的氯 离子浓度达到临界浓度 时 ， 就会破坏 钢筋表面钝化 膜 ， 钢筋便会发生锈蚀 ， 钢筋的锈蚀会影响混凝土结构的受 力性能 ， 使得结构 的安全性和耐久性 大大降低。 而硫酸 根 离子和混凝土水化物发生反应生成膨胀性 的腐蚀产物 ： 石 膏和钙矾石 ， 当混凝土 内部孔 隙、 裂 缝无法为反应产 物 提供足够 的空间 时， 材料 内部将 产生膨胀应力 ， 甚 至造 成微观裂缝的产生， 最终导致混凝土材料宏观性能的劣 化 。 但在硫酸盐侵蚀初期 ， 反应生成的腐蚀产物较少， 腐 蚀产物仅仅是密实 了孔 隙结 构、 堵塞了裂缝 ， 从而减缓 了 氯离子在混凝土中的扩散速率 。 昆 凝土结构一般情况下都 是带裂缝工作 的， 裂缝为两种离 子的侵 蚀提供便捷路 径 ， 裂缝 的宽度存在两个 阀值 ： 下阀值 ， 和 to 上 阀值 。 。 ， 当 裂缝宽度在 o 。 一 之间时 ， 会 成倍放大 了侵蚀 离子的扩 散系数 ， 从 而使混凝 土更 加容易产生损伤 。 综 上所述 可知地下轨道结构的耐久性 问题 日益显著。 混凝土在单一氯盐 、 单一硫酸盐 环境 中的相 关研究 ， 已有许多科研成果 “ ， 但是对于裂缝宽度对 氯离子扩 散能力的影 响、 氯盐和硫酸盐 的混合溶液相互作用下 的侵 蚀过程 尚未有 明确的认 识。 本试验通过研究单 一氯盐 、 氯 盐一 硫酸盐混合盐溶液侵蚀作用下带裂缝混凝土 中总氯离 子含量分布情况、 电通量的变化规律、 腐蚀产物的固相变 化规律 ， 探讨裂缝和硫酸根离子对氯离子在混凝土 中扩散 性能的影响。 1 试 验 过 程 1 1 原材料及 配合 比 主要原材料采 用南 京 中联水泥 厂 的 P I I 5 2 5级 水 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 0 7 基金 项 目 ： 国家 9 7 3计划项 目( 2 0 1 1 C B 0 1 3 8 0 0 ) ； 江苏省 自然科学基金 ( B K 2 0 1 3 0 9 4 3 )； 江苏省 高校 自然科学基金面上项 目( 1 3 K J B 5 6 0 0 0 4) 26 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 泥 ， 粒径为 5 2 5 m m 的连续 级配碎 石 ， 细度模 数 为 2 3 3 1 的河砂。 掺合料为 I 级低钙粉煤灰和 $ 1 0 5级磨细矿 渣 ， 具体参数见表 1 、 2 。 外加剂为聚羧酸减水剂， 减水率在 3 2 左右。 试 件采用 的设计配合 比参照上海地铁管片结构 的配 合 比， 具体见表 3 。 混凝土试件的强度等级为 C 5 5 。 表 1 掺合料性能参数 1 2 试件 制作 为 了研究裂缝对氯离子在混凝土中的扩散性能 ， 制备 了尺寸为 1 0 0 m m 1 0 0 mm 4 0 0 1 1 1 1 1 1 长方体试件。 在制 作裂缝时 ， 根据裂缝影响的临界裂缝 宽度 以及裂缝 的制作 工艺 ， 将裂缝宽 度定为 0 1 m m。 采用 预置薄 片法制 作裂 缝 ， 裂缝深度为 2 0 mm， 试件示意图见 图 1 。 同时为了研 究硫酸盐侵蚀后混凝 土试件的抗 氯离子扩散性 能， 制备 了 直径 为 1 0 0 m m， 厚 为 5 0 m m 的圆柱形混凝 土试件 。 为 了 模拟地下管片结构材料的生产环境 ， 对制作好 的混凝土试 件进行蒸汽养 护 ， 蒸汽养护机制见 图 2 ， 蒸汽养护后拆模 ， 再进行标准养 护 2 8 d后置于试验室环境下备用。 预制 裂缝 赠 图 1 带裂缝混凝土试件( 单位 ： mm) 0 约 2 2 5 2 2 5 时间， h 图 2蒸 汽 养护机 制 1 3试 验 方 法 1 3 1 氯离子选择 电极法 将长方体试件分别浸泡在单一氯盐和氯盐一 硫酸盐混 合盐溶 液 中， 浸 泡工 况见 表 4中第 一 组。 经浸 泡 3 0 、 9 0 、 1 5 0 、 2 1 0 d后 ， 按照图 3所示位置分别进行钻粉 ， 由表及里 分层钻取 ， 每层厚度取 2 m m， 将各层钻取 的粉末混合 均匀 后备用 。 采用氯离子选择 电极法并使用 N J C LH氯离子 含量快速测定仪测定总氯离子含量。 表4试验工况 预制裂缝 1 O 一 1 5mm 2 0 3 0 m m l ， 0 5 m m fL +山 + 预制裂缝 一 图 3钻 孔位 置示意 图 1 3 2 电通量法 将 圆柱形试 件分别浸泡在不 同浓度的硫酸盐溶液 中， 浸泡工况见表 4中第二组。 在浸泡 3 0 、 9 0 d后 ， 使用 N J D T L混凝土氯离子电通量测定仪将真空饱水 后的试件进 行通电试验， 试验装置将图4 。 根据 G B f r 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普 通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 计算得出电 图 4 电通量法装置示意图 Na Cl 液 钢 网 电极 27 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 通量 ， 并取 3个试件 的电通量 的算术平均值作 为该组 的电 通量的实测值 。 1 3 3 XR D分析法 经浸泡 3 0 、 9 0 d后， 把第一组工况下 的长方体试件放 入干燥箱 中5 0下烘烤 8 h ， 然后进 行钻孔取粉 ， 钻孔位 置见图 3 ， 钻 孔 深 度 只 取 5 m m， 将 钻 取 的粉 末 过 孔 径 为 0 0 8 m m筛子并 密封保存 。 本试验 采用 日本 R i g a k u公 司生产的 R i g a k u D MA X R B X射线衍射仪对粉末样 品进 巷 缸 褪 血8： 把 褪 O8 +混 合 0 5mm +混合 1 0 1 5 mm +混合2 O 3 0 mm +单 一 O 一5mm 一-一单一 1 0 1 5 mm 一 一单一 2 O 3 0 mm 、 、 I、 、 - 、 距离 表面 深度 mm 行 X R D测试。 2 试验 结果分析与讨论 2 1 总氯 离子含量分布规律 图 5分别显示 了在单一氯盐与混合盐溶液中经过 3 0 、 9 0 、 1 5 0 、 2 1 0 d浸泡后 混凝土试件不 同位置 的总氯离子 含 量沿深度 的分布情况 。 从该图可 以看 出深度 、 时间、 裂 缝 、 硫 酸根离子等影响因素对混凝土中的总氯离子含量有着 面 扣 褪 碾 蹈 距离 表面深度 m m +混 合0 5 mm +混 合1 0 1 5 mm +混 合2 0 3 0mm 一 单 一 O 一 5 mm 一 一单 一 1 0 1 5 mm 一一单 一2 0 3 0 mm 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8 3 2 距 离表 面深度 mm ( c ) 1 5 0d 咖 托 褪 撅 +混 合 0 5mil l +混合1 0 1 5 n l m +混合2 0 3 O mm +单一0 5n l l n 一 一单 一 1 0 1 5 n l m 一 一单 一 2 0 3 On l m l 2 l 6 2 0 2 4 2 8 3 2 距 离表面 深度 mm ( d ) 2 1 0d 图 5单一氯盐与混合盐溶液侵蚀下混凝土中总氯离子含量分布 不同程度 的影 响。 图 5 ( a ) ( d ) 显示混凝土试件 中的总氯离 子含量均 随着侵蚀深度的增加逐渐减小。 在单一氯盐浸泡 3 0 d 后 ， 距预制裂缝 0 5 mm 内的总氯离子含量 由表 面处 的0 4 9 降低至 1 5 mm处的0 0 8 ； 经浸泡 2 1 0 d 后 ， 该处 的总氯离 子含量 由表面处 的 2 6 7 降低 至 1 5 r n l n处的 0 2 1 。 不 同 浸泡条件和不同位置处 的总氯离子含 量都呈现 出了类似 规律。 此外 ， 扩散深 度超 过 1 5 m m 后 ， 该深度 内的总氯离 子含量相对混凝土试件表面的总氯离子含量极小 ， 几乎可 以忽略不 计 ， 即 2 1 0 d内试验 中氯 离子 的扩 散深 度约 为 1 5 mm 。 图 5 ( a ) ( d ) 显示各工 况下混凝土试件 中的氯 离子 总含量随时间而增加 。 在单一氯盐浸泡 3 0 、 9 0 、 1 5 0 、 2 1 0 d 时， 距预制裂缝 0 5 mm 内混凝 土表层 的氯离子总含量分 别是 0 4 9 、 1 1 3 、 2 2 6 、 2 6 7 ， 可见 当侵 蚀 时间达 到 2 1 0 d时的总氯离子含量约为 3 0 d 时的 5 4 5 倍 。 不同位置 的不同深度处 的总氯离子含量 同样随着侵蚀时间而增加 。 观察图 5中单一氯盐浸泡 下距裂 缝不 同距 离处 的总 氯离子 含量分布规律 ， 发现距裂缝越近 ， 总氯 离子含量越 大。 在浸泡 3 0 d后 ， 距裂缝 0 - 5 mm、 1 0 1 5 m m、 2 0 3 0 n l n l 处的表面处的总氯离子含量分别为 0 4 9 、 0 3 4 、 0 2 7 ， 不同位置处的总氯离子含量相差 较小。 经 浸泡 2 1 0 d后 ， 三个位置的表面处的总氯离子含量分别为2 6 7 、 1 8 8 、 2 8 1 4 3 ， 不同位置处 的总氯离子 含量相差 较为 明显。 且 相 对浸泡 3 0 d时 ， 分 别增加 了 2 1 8 、 1 5 4 、 1 1 6 。 说 明 裂缝 的存在为氯离子侵蚀提供了扩散路径 ， 氯离子在距裂 缝越近处 的扩散 速度 明显大 于距 离 裂缝 较远 处 的扩 散 速度 。 对 比图 5中相 同位 置处不 同工况下 的总氯离子含 量 分布规律 ， 发现混合盐溶液侵蚀环境下的总氯离子含量都 低于单一氯盐侵蚀下的总氯离子含量 。 就距 裂缝 0 5 mm 处的总氯离子含量而言 ， 在浸泡 3 0 d后 ， 单一氯盐和混合 盐溶液浸泡工况下的总氯离子含量分别为 0 4 9 、 0 4 7 。 侵蚀初期 ， 两种工况下 的总氯离子含量差别不 大 ， 是 因为 氯离子扩散系数高于硫酸根离子扩散系数两个数量级， 氯 离子很快进入混凝土中并在混凝土 中扩散 ， 此时硫酸根离 子对氯离子扩散影 响很 小。 在浸泡 2 1 0 d后 ， 两 种工况下 的总氯离子含量分别为2 6 7 、 1 3 1 。 相对浸泡 3 0 d时， 单一氯盐侵蚀工况下总氯离子含量增加 了 2 1 8 ， 而混合 盐溶液侵蚀工况下总氯离子含量仅仅增加了 0 8 4 。 这是 因为硫酸根离子与水化物反应生成大量 的膨胀性产物 ， 一 方面使得裂缝宽度急剧的减小 ， 另一 方面也密实 了混凝土 中的孔隙 ， 阻碍氯离子在混凝土中的扩散。 2 2 表观 氯 离子扩散 系数 本研究采用加速浸泡试验 ， 并用氯离子选择电极法测 定钻孔深度为 0 1 0 m m 内的总 氯离子含量 ， 总 氯离子含 m m m m n m m n m m 苣：2如洲 5 5_ O O_ O O Ol 2 Ol 2 合合合 一一一 混混 混单 单单 ： O 5 O 5 O 5 3 2 2 1 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 量取值见图 5中含量分布 图。 式( 1 ) 是考虑 了混凝土初始 式 中： 距离浸泡表 面深度 ， i n m； 状态下总氯离 子含量 、 侵蚀深度 、 侵蚀 时间等 因素的氯离卜一 侵蚀时间， d ； 子扩散方程式 。 C ( x ， t ) 距离 ， 侵蚀 f 时刻对应的总氯离子含量 ； c ( ， f) 一 C ： C 砷 1 一 e rf f _ 1 1 ( 1 ) c ao 混 凝 土 表 面 氯 离 子 含 量 ； 2 D p J C 混凝土中初始总氯离子含量 ； 由式( 1 ) 可得表观氯离子扩散系数 ： ， D 浸泡法测得的表观氯离子扩散 系数 ； I _ l e rf ( 误 差 函 数 。 【 。 r士 1 一 _J J 根据 式( 2 ) ， 求得不同深度 处的氯离子扩散系数并取 D 印= ( 2 ) 平均值 。求得不 同工况 中不同位置的扩散系数见表 4 。 表 4表观 氯离子 扩散 系数 1 0一c m 单一 混合 单一混合 单一 混合1 单一 混合 3 0 d 3 0d 9 0d 9 0d 1 5 0d 5 0d 2 1 0d 2 1 0d 浸 泡时 间及工 况 图 6录观 氯 离子 扩散 系数 图6为混凝土试件在单一氯盐与混合盐溶液中经过 3 0 、 9 0 、 1 5 0 、 2 1 0 d浸泡后距裂缝不同距离 的表观氯离子扩 散 系数 。 观察 图 6 ， 可发现在 两种侵蚀 工况下表 观氯离子 扩散系数都随着时间逐渐减小 。 距离裂缝越 近 ， 表观氯离 子扩散系数越大 。 在 同一时间下 ， 单一氯离子侵蚀 下的扩 敞尔数大于有硫酸根离 子影响一 j 、 的氯离子扩散系数。 在单 一 氯 盐侵 蚀 3 0 d后 ， 距裂 缝 0 5 mm、 1 0 1 5 m m、 2 0 3 0 mm 处 的氯离子扩散系数分别为 1 2 3 5 71 0 一、 9 4 4 6 1 0一、 8 2 3 71 0 c m s ， 0 - 5 m m 处的氯离子扩散系数是 2 0 - 3 0 m m处 的 1 5倍。 当侵蚀达到 9 0 d时 ， 0 - 5 m m处 的 氯离子扩散系数是 2 0 - 3 0 mm处的 1 6 3 倍 。 在混合盐侵蚀 3 0 d后 ， 以上三个位置 的氯离子扩散系数分别为 1 1 2 9 3 1 0一 、 9 8 8 71 0一 、 8 0 5 81 0一 c m2 s ，均低于单一氯盐侵 蚀下 的氯离子扩散系数 。 上述数据说明裂缝 以及硫酸根离 子对氯离子扩散系数影 响非常明显 。 2 3 电通量 变化规律 根据 普通 混凝 土长期 性能 和耐久性 能试 验方 法标 准 测得混凝土在没有受到侵蚀时的电通量为4 1 0 5 C， 根 据直流电的 AS T M C1 2 0 2方法中对混凝 土扩散性评价 ： 电 通量在 1 0 0 - 1 0 0 0 C之间时 ， 说 明氯 离子 的渗透性很低 。 同时也说明了混凝土试件密实度 比较高 ， 抗氯离子扩散性 能较高。 侵蚀 3 O 、 9 0 d后试件 的电通量分别见表 5 、 6 。 从表 5 、 6中可以看 出三种浓度侵蚀下 的混凝土试 件 在侵蚀 3 0 、 9 0 d 后试件的电通量均小于没有侵蚀 时的混凝 土电通量 。 侵蚀时间相同的情况 下 ， 侵蚀 溶液的离子浓度 越大 ， 混凝土试件 的电通量越小 。 同一浓度下， 侵蚀时间越 长 ， 混凝土试件电通量越小。 当侵蚀 9 0 d后 ， 浸泡于1 0 浓 度硫酸盐溶液下的混凝 土的电通量 由初始状态4 1 0 5 C降 低至 2 7 0 1 C， 减少了 3 4 2 。 这是 因为侵蚀溶液中硫酸根 离子浓度越大 ， 侵蚀的时间越长， 生成 的膨胀性产 物越多 ， 导致混凝土试 件更加 密实 ， 混凝 土抗 氯离子 扩散性 能越 强 ， 所以混凝土试件的电通量越低 。 表5硫酸盐侵蚀 3 0 d后试件的电通量 2 4 X R D衍射试验 图 7为混凝土分别在单一氯盐和混合溶液 中浸泡 3 0 、 9 0 d后混凝土 固相组成的 X R D分析 图谱。 取 2 0 = 5 - 2 0度 范围内， 在这段 区间即可反应 出混凝土在离子侵蚀下 的固 相变化。 在初 始状态下 仅有 2 0 =1 3 6 。 石 膏 晶体 ( C S ) 与 2 0 =1 8 1 。 的 C a ( O H) ： 晶体 。 观察图 7 ( a ) ， 对 比距离裂缝横 向5、 1 5 、 3 0 m m位置 的 微粉图谱 并对 比 P D F卡库 中的 “ 标 准 卡片 ” ， 发 现一 处 2 0 =1 1 2 。 处的衍射峰变化 比较 明显 。 在 P D F卡上编号为 0 0 0 2 8 0 2 0 7的晶体， 该晶体学名为水化氯铝酸钙， 化学 式为 3 C a O A 1 2 O 3 C a C 1 2 1 0 H 2 O， 即 F r i e d e l 盐 。 发现距离 裂缝 5 m m处的衍射峰强度和 面积远大于距裂缝 3 0 mm 处的衍射峰 ， 氯离子侵蚀生成 的 F盐越 多， 说 明裂缝 的存 在使得氯离子在裂缝处 的扩散系数明显要大于远 离裂缝 处， 氯离子更加容易侵入到混凝土内部。 图7 ( b ) 中固相组成的X R D图谱， 衍射峰有两处变化 2 9 4 2 O 8 6 4 2 O 一 、 g _【 一 、 辍 箍 俺城 懈 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 7 8 9 1 0 l l 1 2 l 3 l 4 1 5 l 6 1 7 l 8 1 9 2 0 2 0 ( 。 ) ( a )单一氯盐侵蚀下距裂缝不同位置 处的XR D 图谱 5 6 7 8 9 1 0 l l 1 2 l 3 l 4 1 5 l 6 l 7 1 8 l 9 2 0 2 0 ( 。 ) ( b ) 单一氯盐在侵蚀3 O 、9 0 d 的 XR D图谱 2 0， ( 。 ) 2 0， ( 。 ) ( c ) 单一氯盐和混合溶液下在侵蚀 ( d ) 混合溶液下侵蚀3 0 、9 0 d 的 9 0 d XR D 图谱 xR D图谱 图 7 不同侵蚀溶液下混凝土固相组成的 X R D图谱 比较明显 ， 分别 为 F盐 和 c a ( O H) 。 侵蚀 时间的越 长， F 作用 。 盐的衍射峰强度和面积越大， 即 F盐的含量增加， 结合氯 ( 2 ) 硫酸根离子的存在能够降低侵入混凝土的氯离子 离子 的量增加 ； 另一 处为 c a ( O H) ： ， 其 含量有所减 少 ， 与 含量 ， 侵蚀初期硫酸盐对氯离子含量分布的影 响不是很 明 混凝土组成发生反应 的表达式见下式 ， 其衍射峰强度随着 显。 硫酸根离子侵蚀反应产物会密实混凝 土的孔隙 ， 所 以 侵蚀时间逐渐变小 ， 变化幅度小于 F盐。 侵蚀时间越长 ， 硫酸根离子对 氯离子扩散系数 的影 响逐渐 C a ( O H) ： + 2 C 1 一 = C a C 1 ： + 2 O H一 ( 3 ) 增强 ， 而且硫酸根离子 浓度越大 ， 对混凝土抗氯 离子扩散 C a C 1 2 + 3 C a O A I 2 O 3 6 H 2 O+ 4 H 2 O= 能力影响越大。 3 C a O A I ， O C a C 1 ， 1 0 H ， O ( 4 ) ( 3 ) 不同侵蚀工况下 X R D 图谱 中 F盐 、 A F t 的衍射峰 在 图 7 ( C ) 中， 对比单一 9 0 d 与混合 9 0 d的固相组成 强度随时间的变化规律 ， 验证 了侵蚀时 间越 长 ， 侵入混凝 的 X R D图谱 ， 发现 混 合 9 0 d主 相有 新 的衍 射 峰。 对 比 土 中总氯离子含量越大。 硫酸根离子能有效阻碍氯离子在 P D F卡库中的“ 标准卡片” 可知 2 = 9 2 。 、 0= 1 6 1 。 左 右为 混凝土中的扩散 。 距裂 缝不 同距 离处 的衍射峰 面积 的变 3 C a A 1 ： ( s 0 ) ( O H) 2 6 H ： O( E ) ， 即 A F t ( 钙 矾石 ) 。 化 ， 验证 了裂缝的存在更有利于氯离子在混凝土中扩散。 这主要是 s o ； 一 和混凝土水化物发生反应生成 A F t ， 同时 参 考文 献： 发现 F盐的衍射峰强度下降 ， 说 明了硫酸根离子的存 在提 1 洪乃丰 水环境腐蚀与混凝土的耐久l f- J 腐蚀与防护， 2 0 0 6 ， 高 混凝 土抗氯离 子扩散能力。 2 7 ( 4 ) ： 1 7 4 1 7 7 在图 7 ( d ) 中， 对 比混合 3 0 d 与混合 9 0 d的 固相组成 2 张倩倩， 孙伟， 施锦杰- 矿物掺合料对钢筋锈蚀临界氯离子含 的 xR D 图 谱 刚看 出 侵 蚀 ! 问 盐 的 衍 强 3 墓 R0 G38 D ，e(4 ) ：633 g 0f 进 一 步降低 ， A F t 的衍射峰强度 升高。 由于硫 酸根 离子的 。 m 。 t - “ b a s e d ma l u b e c t e d t o xt e a l c hl d e。 扩散系数明显小于氯离子的扩散系数 ， 所 以在腐蚀前期硫 m e n t A r e v i e w E J Co n s t r u c t i o n a n d Bu i l d i n g M a t e r i a I S , 2 0 0 9， 酸根离子对氯离子 扩散影 响不是很 大。 但是 侵蚀 时间越 2 3 ( 1 ) ： 1 1 3 长 ， 硫酸根离子会不断的侵入并和水化物反应生成 了较稳 4 P L E L D ， S E R C O M B E J ， B E S C O P P ， e t a 1 L o n g t e r m p e r 一 定的 A F t ， AF t 的含量会不断增加 ， 且 A F t 的体积 系数 比较 如 肌a n c 。 o f c e m e m P 硒 t e d u r i “ g c 0 m b m e d c a J a “ m I e a c h i n g一 大 ， 密实 了混凝 土孔 隙 ， 使 得氯离子更难扩散 到混 凝土 内 t ( i c 1 s ) a ： n 1 3 d 7 s i z e 1 4 e 3 f f e J c e m e m a n d c 0 n c r e 部 ， 从而减少了 F盐的生成机会 。 5 金祖权 ， 伟 ， 云升 混凝土在硫酸盐、 氯盐溶液中的损伤过 3 结论 ( 1 ) 距裂缝越近处的总氯离子含量要高 于距裂缝较 远 处的含量， 说明裂缝的存在对氯离子扩散有明显的加速 3 0 程 J 硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 5 ) ： 6 3 0 6 3 5 6 左晓宝， 孙伟 硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程 J 硅 酸盐学报， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 7 ) ： 1 0 6 31 0 6 7 下转第 3 4页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 0 0 500 4 0 0 3 o0 2 0 0 l 0 O O 醴 5O 2 l 1 _ 8 1 8 6 2 5 4 3 2 2 3 9 0 4 5 8 5 2 6 5 9 4 6 6 2 7 3 0 7 9 8 8 4 2 1 5 2 2 2 0 2 8 8 3 5 6 4 2 4 4 9 2 5 6 0 6 2 8 6 96 7 6 4 2 0， ( 。 ) 图 1 3 D73 d XRD 5 O 2 1 2 5 2 0 0 2 7 5 3 4 9 4 2 4 4 9 9 5 7 4 6 4 9 7 2 3 7 9 8 8 7 6 1 6 2 23 7 3 1 2 3 8 7 4 6 2 5 3 6 6 1 1 6 8 6 7 6 1 2 0 ( 。 ) 图 1 4 H13 d XR D 强线峰值从 5 6 3下降到 4 5 1 ， 说 明水泥经过几天的水化 ， 水 化产物中的 A F t 所 占比例 降低 ， 而早 期快 速生成 的大量 A F t 对早期强度是有利的。 从 D 3 3 d 、 D 5 3 d和 D 7 3 d的 X R D 图谱中可 以得 到 ， A F t 一强线峰值分别为 4 4 9 、 5 6 2和 3 6 3 ， 即在掺加 了粉 煤灰和矿粉后 ， AF t 在水 泥水化产 物 中所 占 比例 降低 ， 对 应 的试件 3 d 强度也降低 ， 而掺加硅灰后 ， A F t 在水泥水化 产物中所占比例增大， 对应的试件 3 d强度也提高。 这说 明 AF t 的生成是早期强度的来源 。 从 D1 3 d 和 Hl 一 3 d的 X R D 图谱 中可以发现 ， 在海 水养护条件下 ， 水泥水 化后并 未产生新 的晶相水化产物 ， 依然是 A F t 和C H。 海 水养 护 时 ， 主要 是海 水 中的硫 酸根 上接 第 3 0页 I- 7 - 1 DJ E R BI A， B ONNE T S， K HE L I DJ A I n f l u e n c e o f t r a v e r s i n g c r a c k o n c h l o ri d e d i f f u s i o n i n t o c o n c r e t e , J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 8 ， 3 8 ( 6 ) ： 8 7 7 8 8 3 I- 8 张邵峰， 陆春华， 陈妤， 等 裂缝对混凝土内氯离子扩散和钢筋 锈蚀的影响 J 工程力学， 2 0 1 2 ， 2 9 ( S 1 ) ： 9 7 1 0 0 9 高培伟 ， 吴胜兴 ， 林萍华 ， 等 硫酸盐对碾压混凝土侵蚀开裂的 机理微观分析I- J 水利学报， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 3 ) ： 3 6 0 3 6 4 1 0 J A N G S ， K I M B S ， O O B H E f f e c t o f c r a c k w i d t h o n c h l o ri d e d i f f u s i o n c o e f fi c i e n t s o f c o n c r e t e b y s t e a d y s t a t e t e s t s - J C o n s t r u c t i o n and B u i l d i n g Ma t e ri a l s ， 2 0 1 1 ， 4 1 ( 1 ) ： 9 1 1 r 1 1 T U MI D A J S K I P J 。 C H A N G W E f f e c t o f s u l f a t e and c a r b o n d i o x i d e o n c h l o ri d e d i f f u s i v i t y J 3 C e m e n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 6 。 2 6 ( 4 ) ： 5 5 1 5 5 6 3 4 离子参 与了水泥 的水 化反应 ， 生成 更多 的 AF t ， 从 而导致 海水中试件 3 d强度高于淡水 中试件 。 3 结论 ( 1 ) 海水 中丰富的盐离子可 以参与水泥水 化 ， 影 响水 泥水化产物 的主要是硫 酸根 离子 ， 在 海水养护条件 下 ， 水 泥水化后并未产生新 的晶相水化产物 ， 依然是 AF t 和 C H， 早期生成的 AF t 更多。 ( 2 ) 由于海水环境 中硫酸根离子 的影 响， 淡水 和海水 中试件强度规律不 同： 在早期 ， 海水 中试件强度 大于淡水 中试件强度 ； 后期 时， 海水 中试 件强度则低于淡水 中试件 强度。 ( 3 ) 掺加活性矿物掺合料能提高水下不分散混凝土的 后期强度， 使水下不分散混凝土结构更致密， 从而有利于 提高混凝土在海水中的耐久性能 。 参考文献： 1 K A MA L K H E ff e c t s o f a n t i w a s h o u t a d mi t u r e s o n p r o p e r t i e s o f h ar d e n e d c o n c r e t e - J A C I Ma t e r i al s J o u r n al， 1 9 9 5 ， 9 3( 2) ： 1 3 41 46 2 陈国新， 杜志芹， 等 聚羧酸系减水剂用于水下不分散混凝土 的研究r J 1 混凝土， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 1 1 71 2 3 3 黄土元， 孙富强， 等 混凝土科学一有关近代研究的专论I- M 北京： 中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 6 I- 4 张长民， 韩雪燕， 等 水下不分散混凝土的新进展 J 混凝土， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 7 9 5 仲伟秋， 张庆亮 水下不分散混凝土的基本力学性能试验研究 J 混凝土， 2 0 0 9 ( 1 O ) ： 1 0 51 0 7 1- 6 冯士明， 张长民， 等 水下不分散混凝土的研究与应用研发 J 混 凝土， 2 0 0 0 ( 7 ) ： 3 6 3 8 第一作者： 赵晶( 1 9 64 一) ， 女， 教授， 博士 ， 主要从 事土木工程材 料的研究。 联系地址： 大连市沙河 口区黄河路 7 9 4号 大连交 通大学土木与 安全工程学院( 1 1 6 0 2 8 ) 联 系电话： 0 4 1 1 8 4 1 0 6 2 4 2 1 2 MA R S A V I N A L ， A U D E N A E R T K， S C H U q q R G D， e t a1 E x pe r i me nt a l and n u me ric al d e te r mi n a t i o n of the c h l o