現(xiàn)代混凝土試驗(yàn)與檢測(cè) 課件 4混凝土的硫酸鹽侵蝕

混凝土的硫酸鹽侵蝕建筑材料工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)TeachingResourceLibraryofBuildingMaterialsEngineeringTechnologySpecialities賈陸軍混凝土的硫酸鹽侵蝕什么導(dǎo)致混凝土硫酸鹽侵蝕：

硫酸根離子與混凝土中水泥水化物之間的化學(xué)反應(yīng)，形成有害化合物，而導(dǎo)致混凝土組成和結(jié)構(gòu)的破壞、強(qiáng)度下降、表面剝離等。硫酸根離子的來(lái)源：海水有機(jī)物環(huán)境(垃圾、生活污水)工業(yè)廢料土壤和地下水水泥熟料混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化模式劣化模式體積膨脹開裂(從構(gòu)件的邊緣和角上開始)

表面剝落、質(zhì)量損失強(qiáng)度下降外觀劣化——發(fā)白最易發(fā)生的部位大壩橋墩地下基礎(chǔ)水工設(shè)施受硫酸鹽侵蝕的混凝土或砂漿試件外觀劣化混凝土的硫酸鹽侵蝕機(jī)理鈣礬石型石膏型碳硫硅鈣石型C-S-H分解型(1)鈣礬石型侵蝕機(jī)理外部硫酸根離子滲入水泥石中；與單硫型硫鋁酸鈣、氫氧化鈣、水反應(yīng)形成鈣礬石：

C4AH18+2CH+3SO42－+12H=C6A?3H323C3A＋3CH+3SO42－+29H＝C6A?3H32鈣礬石體積膨脹產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土內(nèi)部開裂破壞鈣礬石形成鈣礬石形成的膨脹機(jī)理結(jié)晶壓力機(jī)理:

膨脹由鈣礬石晶體生長(zhǎng)引起的，產(chǎn)生結(jié)晶壓力作用于水泥石內(nèi)部和骨料表面過(guò)渡區(qū)腫脹理論Swellingtheory:

膨脹是由孔溶液中鈣礬石結(jié)晶生長(zhǎng)引起的，晶體有很大的表面，吸附水而腫脹，導(dǎo)致膨脹壓力。(2)石膏型侵蝕機(jī)理化學(xué)反應(yīng)：硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣CH反應(yīng)，形成二水石膏：

CH+?+H=C?H2石膏的形成導(dǎo)致強(qiáng)度降低，接著膨脹、開裂，將水泥石轉(zhuǎn)變?yōu)楹隣?、無(wú)膠結(jié)力的物質(zhì)。硫酸鹽溶液中陽(yáng)離子(Na+

、Mg2+)的不同，可能將C-S-H凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槭?。硫酸鈉侵蝕:Na2SO4+CH+2H=>CaSO4.2H2O+2NaOH硫酸鎂侵蝕：MgSO4+CH+2H=CaSO4.2H20+Mg(OH)23MgSO4+3C-S-H+18H=3(CaSO4).2H2O+3Mg(OH)2+2SiO2.H2OXRD分析證明：左圖，未受侵蝕的水泥石的XRD圖譜；中圖，表明石膏型硫酸鹽侵蝕，在水泥石中形成大量石膏；下圖，表明鈣礬石和石膏混合型硫酸鹽侵蝕G:石膏E:鈣礬石(3)碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕硫酸根離子SO42－侵入硬化混凝土中，在碳酸鹽或CO32－或CO2的存在下，與C-S-H凝膠反應(yīng)就形成碳硫硅鈣石：3Ca2＋+SO42－+CO32－+C-S-H+12H2O

Ca3[Si(OH)6](CO3)(SO4)·12H2O碳硫硅鈣石是一種糊狀、松軟、毫無(wú)膠凝能力的物質(zhì),因而能使水泥石變成糊狀、無(wú)粘結(jié)力的物體，嚴(yán)重破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，降低混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)也會(huì)伴有膨脹性破壞，但膨脹性破壞不是碳硫硅鈣石導(dǎo)致的典型破壞。碳硫硅鈣石的形成反應(yīng)機(jī)理圖碳化層，pH7-8反應(yīng)區(qū)水泥水化物硫酸鹽溶液碳硫硅鈣石碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕最易發(fā)生的部位低溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物潮濕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物地下基礎(chǔ)橋墩隧道(4)C-S-H分解型硫酸鹽侵蝕當(dāng)硫酸鹽溶液或含硫酸鹽的地下水、污水作用于混凝土，將導(dǎo)致混凝土表面水泥石中C-S-H凝膠分解成硅凝膠：

2CaOSiO2·1.17H2O+SO42－

2.83H2O

2CaSO4·2H2O+SiO2·nH2O+OH－破壞C-S-H的膠凝結(jié)構(gòu)，因而使水泥石喪失了粘結(jié)性，混凝土強(qiáng)度降低，表面軟化如何阻止混凝土的硫酸鹽侵蝕提高混凝土的質(zhì)量和抗?jié)B性(減水劑)限制水泥中C3A礦物含量＜5％中低熱水泥抗硫酸鹽水泥摻加火山灰質(zhì)礦物外加劑15%偏高嶺土35%磨細(xì)礦渣6%硅灰20%低鈣粉煤灰表面涂層保護(hù)水泥中C3A含量與混凝土試件體積變化時(shí)間(年)膨脹率(％)混凝土膨脹率與水灰比的關(guān)系時(shí)間(年)膨脹率(％)粉煤灰對(duì)混凝土膨脹率的影響時(shí)間(年)膨脹率(％)鹽結(jié)晶引起開裂混凝土因孔隙里鹽發(fā)生結(jié)晶的物理作用，可能造成嚴(yán)重的損害，許多多孔材料都可能由于與其接觸的飽和溶液析晶過(guò)程產(chǎn)生的壓力引起開裂。鹽結(jié)晶只能發(fā)生在一定溫度下溶質(zhì)的濃度超過(guò)飽和濃度的時(shí)候。過(guò)飽和度越大，結(jié)晶壓越大。例如巖鹽NaCl在過(guò)飽和度=2時(shí)，8

C下產(chǎn)生的結(jié)晶壓可達(dá)55.4MPa，足以