探讨外加剂对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

摘要：在探讨甲酸钙、硝酸钡以及多聚磷酸钠对混凝土TSA腐蚀抑制作用的基础上，从化学外加剂的角度探讨了化学外加剂复掺对混凝土TSA腐蚀的抑制作用，比较不同比例的复合外加剂对混凝土TSA的抑制效果，得到了复合外加剂的最佳比例。

关键词：外加剂；TSA腐蚀；腐蚀抑制

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

0、引言

碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(Thaumasite sulfate attack，TSA)，就是指硫酸类盐、碳酸盐作用在水泥混凝土之上，生成碳硫硅钙石晶体的同时对混凝土造成破坏。在破坏的过程中，主要是对混凝土当中的CSH凝胶进行了分解，混凝土石最终从外向内的不断变成泥状物质，其整体强度受到破坏，其破坏效果比普通的硫酸盐产生的侵蚀效果更大。因此，分析外加化学剂对混凝土TSA的抑制作用，对于提高混凝土的抗腐蚀能力具有积极意义。

1、各种化学外加剂对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

1.1 甲酸钙对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

从相关文献的实验数据可知，当甲酸钙在混凝土中的掺入控制在0.3%~0.7%之间时，混凝土石抵抗TSA腐蚀的能力会随着甲酸钙掺入量的增加而不断提高。在混凝土石当中掺入甲酸钙虽然可以有效的延缓混凝土石发生的TSA破坏，但是却不能完全阻止TSA腐蚀作用的发生。甲酸钙在抑制TSA腐蚀作用的过程中是作为一种早强剂而存在的，它使得混凝土石的整体结构变得更加的致密，其早期强度得到有效提高，便于抑制腐蚀性离子的渗透。但是，随着侵入时间的不断延长，依然会有少量的腐蚀性离子进入到混凝土当中，最终导致不可避免的侵蚀作用发生。

1.2 硝酸钡对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

从相关的实验数据可知，当掺入1.0%硝酸钡的试件中，混凝土石的抗腐蚀能力最强，而在硝酸钡掺入量在1.0%之下时，混凝土石的抗TSA性能会随着掺入量的增加而不断增加，当掺入量高于1.0%之后，混凝土石抵抗TSA腐蚀的作用能力随着掺入量的提高而降低。这主要是因为混凝土石当中掺入的硝酸钡能够与其中游离的SO相结合，生产难以溶于水的硫酸钡，这时混凝土石抵抗TSA腐蚀能力的重要构成因素。但是，在提高其抗腐蚀能力的同时，硝酸钡还可以对混凝土的凝固起到缓和的作用，因此在浓度为1%处形成了一个平衡点。

1.3 多聚磷酸钠对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

从相关的实验数据来看，当将多聚磷酸钠的掺入量控制在0.3%~1.0%的范围之中时，随着掺入量的不断增加可以使得混凝土抵抗TSA腐蚀作用的能力越强。多聚磷酸钠可以对混凝土的凝固起到一个缓和的作用，这主要是因为磷酸酯可以有效的延缓混凝土水化过程中产生的CSH结晶和其他的钙矾石等物质的生成，从而导致混凝土的水化程度降低，早期的强度下降。从相关的实验来看，掺入1.0%的多聚磷酸钠时，混凝土中的缓凝效果将非常明显。混凝土的整体凝结时间明显延长，混凝土的早期水化强化反应也变得更加低，整个混凝土的强度主要是来自相对较少的CSH的作用，其表层的结构不密实程度便于腐蚀性例子进入到混凝土内部，直接造成了混凝土石内部发生TSA腐蚀破坏。

2、化学外加剂复掺对混凝土TSA腐蚀的抑制作用

2.1 混凝土浆的具体组成

表1 水泥浆体配合比/Wt.%

2.2 复掺化学外加剂对混凝土TSA腐蚀的抑制作用分析

① 甲酸钙硝+酸钡复对混凝土外观质量的影响

图 1 试样浸泡于配置溶液 300d 后的外观质量变化

当浸泡60d后，M10试样(0.5%甲酸钙+0.5%硝酸钡)只是出现了少许的角落破坏以及轻微的开裂。当浸泡180d之后，M10试样棱角出现了明显的脱落，且在整个试样的表面出现了轻度的裂痕。而在整个浸泡过程中，M11试样(0.5%甲酸钙+1.0%硝酸钡)只是在边角处出现了轻微的开裂，并没有出现剥落、隆起等现象，腐蚀程度较低。图1是将同样的混凝土石试件：M10(0.5%甲酸钙+0.5%硝酸钡)和M11(0.5%甲酸钙+1.0%硝酸钡)分别浸泡在温度为5℃、浓度为5%的硫酸镁溶液当中300d之后的外观质量变化。从图1中可以明显的看到M10在棱角处出现了明显的脱落，且存在有表层脱皮的问题，其表面存在有明显的白色泥状物质。而M11只是出现了部分的边角脱落问题，且其整个表层相对平整，并无白色泥状物质存在。从外观质量可以判断0.5%甲酸钙+1.0%硝酸钡的抗TSA腐蚀效果要明显优于0.5%甲酸钙+0.5%硝酸钡。

② 甲酸钙多聚磷酸钠复掺对水泥石外观质量的影响

图2试样浸泡于配置溶液 300d 后的外观质量变化

在浸泡了60d之后，试样M12(0.5%甲酸钙+0.5%多聚磷酸钠)的部分棱角开始出现了一些轻度的开裂，而M13(0.5%甲酸+1.0%多聚磷酸钠)出现了部分边角开裂的现象。当整体浸泡时间超过了120d之后，试件M12的大部分边角和棱角都出现了开裂，而M13试件的绝大部分的边角与棱角都出现了明显的开累，腐蚀现象也更加的明显，腐蚀程度要大于M12试件。在浸泡180d天之后，M12的表层开始出现了部分裂痕，而M13的表层只有部分的脱落现象，并伴随有些许的隆起。图 2是将混凝土石试件置于温度为5℃、浓度为5%的硫酸镁溶液当中浸泡300d之后出现的外观质量变化。从图2中可以明显看出，就混凝土石的抗TSA腐蚀能力而言，试件在M12(0.5%甲酸钙+0.5%多聚磷酸钠)要高于M13(0.5%甲酸+1.0%多聚磷酸钠)的抗腐蚀能力。

结语：

化学混合复掺剂的组合方式还有其他的几种，且外加剂的种类还较多，他们组合起来的抗腐蚀能力也不同，在今后的研究过程中还有待深入。

参考文献：

[1] 班克成. 外加剂对混凝土 TSA 腐蚀的抑制作用. 重庆大学，2010-06.

[2] 杨长辉，班克成，刘本万. 外加剂对混凝土TSA腐蚀的抑制作用. 土木建筑与环境工程，2011,33(2)：126-131.