含石膏骨料引起的混凝土内部硫酸盐侵蚀.pdf

Z O1 4年 Z月 J U UK AL U上 Ul LUl b M A l匕Kl AL 上 e b 。 z U l 4 文章编号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 3 0 0 5 含石膏骨料引起的混凝土内部硫酸盐侵蚀 邢志水 ， ， u ， 邓 敏 。 ， 王爱国 ， 刘开伟 ( 1 南京工业大学 材料科学与工程学 院， 江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ； 2 南京工业大学 材料化学工程 国家重点实验室，江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ； 3 中水北方勘测设计研究有限责任公司， 天津 3 0 0 2 2 2 ； 4 安徽建筑大学 先进建筑材料安徽省重点实验室，安徽 合肥 2 3 0 0 2 2 ) 摘 要 ： 采 用 XR D， S E M E D S ， B S E M E D S ， 光 学显微 分析 和 显微 硬 度 分析 等 测 试 方 法对 湖 北 十 字 垭隧道工程混凝土进行 了分析 结果表 明： 混凝土部分粗骨料含有石膏， 在粗骨料 中石膏与砂浆界 面过 渡 区生成 了钙矾 石和碳 硫硅 钙石 ， 导 致混凝 土 开 裂、 界 面过 渡 区疏 松 多孔 ， 混凝 土 内部 受 到硫 酸 盐 侵 蚀 破 坏 关键 词 ：硫 酸盐侵 蚀 ；石 膏 ； 钙 矾石 ； 碳硫 硅 钙石 ；骨料 ；混凝 土 中图分 类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标 志码 ： A d o i ； 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 1 0 0 6 I n t e r n a l S u l f a t e At t a c k o n Co n c r e t e Ca u s e d b y Gy p s u m Be a r i n g Ag g r e g a t e s X NG Z h i s h u i 一， DENG Mi n ， WANG Ai gu o ， LI U Ka i we i ( 1 Co l l e g e o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g，Na n j i n g Te e h Un i v e r s i t y ，Na n j i n g 2 1 0 0 0 9，Ch i n a ；2 S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f Ma t e r i a l s Or i e n t e d C h e mi c a l En g i n e e r i n g，Na n i i n g Te c h Un i v e r s i t y，Na n j i n g 2 1 0 0 0 9，Ch i n a ； 3 Ch i n a Wa t e r Re s o u r c e s B e i f a n g I n v e s t i g a t i o n，De s i g n a n d Re s e a r c h Co Lt d ，Ti a n j i n 3 0 0 2 2 2 ，Ch i n a ；4 An h u i Ke y La b o r a t o r y o f Ad v a n c e d Bu i l d i n g Ma t e r i a l s ，An h u i J i a n z h u Un i v e r s i t y ，He f e i 2 3 0 0 2 2，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：So m e c on c r e t e s a mpl e s t a ke n f r om Sh i z i y a t u nne l i n H u b e i p r ov i n c e we r e a n a l yz e d by XRD ， S EM EDS，B S EM EDS，o p t i c a l mi c r o s c o p e a n d mi c r o h a r d n e s s d e v i c e I t i S s h o wn t h a t d e t e r i o r a t i o n o f c on c r e t e i n t he f or m o f c r a c k i ng，a n d d e c r e a s e of c oh e s i on a n d s t r e ng t h a r e c a us e d by t he i n t e r n a l s u l f a t e a t t a c k c a us e d b y g yp s u m be a r i ng do l o m i t e c o a r s e a g g r e ga t e s Et t r i n gi t e a nd t h a uma s i t e a r e f o r m e d i n t h e i n t e r f a c e t r a ns i t i o n z o ne b e t we e n gy ps u m i n t he c oa r s e a gg r e g a t e a nd mor t a r s The r e f o r e，t he s t r u c t u r e s o f t h e i nt e r f a c e t r a ns i t i on z o ne a n d t he ma t r i x a r e l o o s e a n d p or o us，t h e mi c r o h a r d ne s s i s r e du c e d Ke y wo r d s：s u l f a t e a t t a c k；gy ps um ；e t t r i n gi t e ；t h a u m a s i t e ；a g g r e ga t e；c o nc r e t e 混凝 土硫 酸盐 侵蚀是 指水 泥水 化产 物与来 自外 界环 境 的硫酸 盐或 混凝 土 内部 存在 的硫 酸盐 之 间发 生 的一 系列复 杂 的 、 相互 交叉 的物理 化 学过 程l 1 根 据硫酸盐来源 的不同， 混凝土硫酸盐侵蚀可分为外 部硫酸盐侵蚀和 内部硫酸盐侵蚀 2种类型 内部硫 酸盐侵蚀是由于混凝土原料中的硫酸盐及能转化成 硫酸盐的硫化物含量过高或硬化水泥浆体内含硫物 质高温分解释放出硫酸盐所致 湖北 十字 垭隧道 全长 4 5 6 O 0 m， 净 宽 8 5 O m， 净高 6 6 6 m， 其穿过 的地层围岩 主要为层状 泥岩 、 泥质 泥岩 、 泥质 灰 岩 、 层 状 灰 岩 和 白云质 灰 岩 等r- 该 隧道 于 2 0 0 2年 1 0月 动 工 ， 2 0 0 4年 7月 试 通 车 后 ， 曾因隧道混凝土局部软化、 无强度及开裂等破坏 而被迫封闭 混凝土拌和用水及隧道所处地质周边 环境水无腐蚀性 ， 只有经过混凝土后 的( 渗) 水才具 有了腐蚀性l_ 3 ， 病害发生原因有待进一步探讨 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 8 2 0 ；修订 日期 ： 2 0 1 2 - 1 2 1 1 第一作者 ： 邢志水( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 河南周 口人 ， 中水北方勘测设计研究有限责任公司助理工程师 ， 硕士 E ma i l ： x i n g z h i s h u i 2 O O 6 1 6 3 c o m 通信作者 ： 邓敏( 1 9 6 5 一 ) ， 男 ， 江西横峰人 ， 南京工业 大学教授 ， 博士生导师 ， 博 士 E ma i l ： d e n g mi n n j t e c h e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 付凯 ， 等 ： 人工海水环境下 GF R P筋抗拉性能加速老化试验 4 1 6 7 8 9 E l o - I 1 1 me n t a l c o n d i t i o n s o n t h e t e n s i l e p r o p e r t i e s o f G F RP b a r s J Co mp o s it e s ： Pa r t B， 2 O 1 3， 4 5 ( 1 )： 8 3 5 8 4 4 KI M Hy e on g y e o l ， PARK Yo un g h wa n Sh o r t t e r m d ur a bil i t y t e s t f o r GF RP r o ds u n d e r v a r i o u s e n vi r o n m e nt a l c o n d i t i o n s J C o mp o s i t e S t r u c t u r e s ， 2 0 0 8 ， 8 3 ( 1 ) ： 3 7 4 7 CHEN Y， DAVAI OS J F， RAY I ，e t a 1 Ac c e l e r a t e d a g i n g t e s t s f o r e v a l u a t i o n s o f d ur a b i l i t y p e r f o r ma n c e o f F RP r e i n f o r c i n g b a r s f o r c o n c r e t e s t r u c t u r e s E J C o mp o s i t e S t r u c t u r e s ， 2 0 0 7， 7 8 ( 1 )： l 0 1 - 1 1 1 于爱 民 纤维增强 聚合物筋 耐久性试 验研 究 D 郑州 ： 郑 州 大学 ， 2 O l 1 YU Ai mi n S t u d y o n d u r a b i l i t y o f f i b e r r e i n f o r c e d p o ly me r r e b a r D Z h e n g z h o u ： Z h e n g z h o u Un i v e r s i t y ， 2 0 1 1 ( i n C h i n e s e ) TANNOUS F E，SADATM ANESH H Du r a bi l i t y o f AR g l a s s f i b e r r e i n f o r c e d p l a s t i c b a r s J J o u r n a l o f C o mp o s i t e s f o r C0 ns t r u c t i o n， 1 9 9 9， 3( 1 )： 1 1 1 9 李静 纤维增强树脂基复合 材料 的吸湿性和 湿变形 J 航 天 返 回与遥感 ， 2 0 1 0 ， 3 1 ( 2 ) ： 6 9 - 7 4 I I J i n g Mo i s t ur e a bs o r p t i o n a n d s o a k i n g d e f o r ma t ion o f f i b e r r e i n f o r c e d r e s i n c o mp o s i t e s J S p a c e c r a f t R e c o v e r y R e mo t e S e n s i n g。 2 0 1 0。 3 1 ( 2 )： 6 9 7 4 ( i n Ch i n e s e ) AOKI Y ， YAM ADA K ， I S H I KAW A T Ef f e c t o f h y g r o t h e r 一 1 2 3 1 3 1 4 1 5 ma l c o n d i t i o n o n c o mp r e s s i o n a f t e r i m p a c t s t r e n g t h o f CFRP l a mi n a t e s J C o mp o s i t e s S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， 2 0 0 8 ， 6 8 ( 6 )： 1 3 7 6 - 1 3 8 3 LI THERLAND K L， 0AKLEY D R ， P ROCTOR B AThe u s e o f a c c e l e r a t e d a g i n g p r o c e d ur e s t o p r e d i c t t h e l o n g t e r m s t r e n g t h o f GR C c o mp o s i t e s J C e me n t C o n c r e t e R e s ， 1 9 8 1 ， 1 1( 3 )： 4 5 5 - 4 6 6 吕海 宝 玻璃 钢 在海 洋环 境下 的腐 蚀机 制和 性 能演变 规律 D 哈尔滨 ： 哈尔滨工业 大学 ， 2 0 0 6 LU Ha i b a o Co r r o s i o n me c h a n i s m a n d p e r f o r ma n c e e v o l ut i o n r u l e o f GF R C u n d e r ma r i n e e n v i r o n me n t D Ha r b i n ： Ha r b i n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o gy ， 2 0 0 6 ( i n Ch i n e s e ) M OURAD A H I ， AB DEL M AGI D B M Ef f e c t o f s e a wa t e r a n d w a r m e n v i r o n me n t o n g l a s s e p o x y a n d g l a s s p o l y u r e t h a n e c o mp o s i t e s J Ap p l i e d C o mp o s i t e Ma t e r i a l s ， 2 0 1 0， 1 7 ( 5 )： 5 5 7 - 5 7 3 ALSAYED S，AI HOZAI MY AEf f e c t o f h i g h t e m p e r a t u r e a n d a l k a l i n e s o l u t i o n s o n t h e d u r a b i l i t y o f G F R P b a r s c Pr o c e e ding s f r o m t h e Fi r s t I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e o n Du r a bi l i t y o f Fi b e r Re i n f o r c e d P o l y m e r ( FRP)Co m p o s i t e s f o r Co n s t r u c t i o n Sh e r b r o o ke ， Ca n a d a： CDCC， 1 9 9 8： 6 2 3 6 3 4 【 上 接 第 3 4页 ) ， ( 2 ) 含 石膏 白 云岩 骨 料 引 起 混凝 土 内部 硫 酸 盐 侵蚀的特征为 ： 钙矾石等侵蚀 产物富集在该骨料与 基体 的界 面过 渡 区 ， 并 向基体 扩展 ， 造 成界 面过 渡 区 变宽 ( 3 ) 在 硫酸 盐侵 蚀过 程 中 ， 钙矾 石 和碳硫 硅 钙 石 同时存在 ， 随着侵蚀 的进行， 钙矾石消失 ， 转化为碳 硫硅钙石 ， 使硬化水泥浆体完全失去胶凝性 ， 成为完 全没有 强 度 的泥状 物 参考 文献 ： 1 2 3 4 J AN S ， S KAL NY M ， I VAN O S u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e M 5 Ne w Yo r k： S p o n Pr e s s， 2 0 0 2： 4 3 5 0 龚彦峰 ， 王立勇 ， 阳习丰 ， 等 十字垭 隧道病害 整治工程修 改初 步设计 R 武汉 ： 铁路第四勘察设计 院， 2 0 0 6 GONG Ya n f e n g， W ANG Li y o n g， YANG Xi f e n g， e t a 1 Pr e l i mi n a r y d e s i g n o f S h i z i y a t u n n e l d i s e a s e r e g u l a t i o n p r o j e c t R W uh a n： Chi n a Ra i l wa y S i y u a n S ur v e y a nd De s i g n Gr o u p Co ， Lt d ， 2 0 0 6 ( i n Chi n e s e ) 杨荣 十 字压 隧道 病 害原 因分析 及 治理 J 铁 路标 准设 计 ， 2 0 0 8 ( 1 0 )： 9 l 一 9 5 YANG r o n g An a l y s i s a n d t r e a t m e n t o f t h e Sh i z i y a t u nn e l d i s e a s e J R a i l wa y S t a n d a r d D e s i g n ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 9 1 9 5 ( i n C h i n e s e ) COLLEPARDI M A s t a t e - o f t h e a r t r e v i e w o n de l a y e d e t t r i ng i t e a t t a c k o n 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 C o mp o s i t e s ， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 4 5 ) ： 4 0 1 4 0 7 S CRI VENER K L， CRU M BI E A K ， LAUGES EN P The i n t e r f a c i a l t r a n s i t ion z o n e ( I TZ) b e t we e n c e m e n t p a s t e a n d a g g r e g a t e i n c o n c r e t e J I n t e r f a c e S c i e n c e ， 2 0 0 4 ， 1 2 ( 4 ) ： 4 1 1 - 4 2 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m