在混凝土中氯盐对硫酸根离子扩散性能的影响

摘要： 通过单一硫酸盐环境以及氯盐和硫酸盐共同环境中混凝土的浸泡腐蚀试验，研究腐蚀环境中氯盐的存在及其浓度变化对硫酸根离子在混凝土内部扩散性能的影响。结果表明，氯盐的存在可延缓硫酸根离子在混凝土内部的扩散；氯盐的存在能够降低硫酸根离子含量随时间增长的幅度，且氯离子浓度越大，这种降低作用越明显。

Abstract： The specimens of concrete were immersed into single chloride solution， single sulfate solution and composite solution respectively； the compressive and flexural strength of concrete were tested at different immerse ages. The results indicate that the presence of chloride in composite solution can delay the damage of concrete， and the higher the concentration of chloride in composite solution， the more obvious the delayed effect. Chloride ions can react with hydration products of concrete and generate hydrated calcium aluminum chloride.

关键词： 混凝土；氯盐；硫酸根离子；扩散性能

Key words： concrete；chloride；sulfate；diffusion ability

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0291-02

0 引言

我国东部有着绵长的海岸线、西北部也存在着大量的盐渍地及盐湖地区，这些海洋环境、盐湖、盐渍地环境中往往富含多种对混凝土结构能够产生侵蚀的离子，如SO42-及Cl-1。这些地区的混凝土结构也就容易产生病害，影响建筑使用寿命。综合国内外研究现状可以发现，国内外对SO42-、Cl-共同腐蚀效应下的混凝土复合损伤的研究较少，例如在扩散性能方面，对于在硫酸盐单独侵蚀下的混凝土硫酸根离子扩散性能研究比较多[2]-[5]。但对SO42-、Cl-共同腐蚀环境中Cl-的存在及其浓度变化对硫酸根离子在混凝土内部扩散性能影响的机理和规律研究的比较少，尚需作进一步的研究。因此，本文通过试验测试了不同腐蚀环境中硫酸根离子含量随龄期和Cl-浓度变化而变化的规律，研究腐蚀环境中Cl-的存在及其浓度变化对硫酸根离子在混凝土内部扩散性能的影响。

1 试验

这就使得在共同腐蚀环境下Cl-比SO42-能先侵入混凝土并率先与水化铝酸三钙反应生成膨胀性腐蚀产物水化氯铝酸钙填充孔隙，增大了混凝土的密实度和抗渗性，使得SO42-进入混凝土的难度加大。其次，SO42-、Cl-间的离子交互作用也会影响SO42-在混凝土内部的迁移和沉积[5]。

②无论是SO42-单独腐蚀机制只是增大的幅度不同。例如，腐蚀机制S1中试块D4处SO42-含量在腐蚀龄期的第90d后出现突然增大的趋势，而出现该现象的原因在于SO42-侵蚀与水泥水化产物水化铝酸三钙生成的钙矾石已经充满孔隙，产生膨胀拉应力，使得混凝土内部出现了微裂纹加速了SO42-的侵入。然而，设计腐蚀龄期内共同腐蚀机制S2、S3、S4中试块D4处SO42-含量的增长幅度却是随着腐蚀龄期的进行而逐渐平稳下降，这是因为在设计腐蚀龄期内，共同腐蚀机制S2、S3、S4中试块孔隙尚未被腐蚀产物填满，尚未产生拉应力，反而由于腐蚀产物对孔隙的填充增加了混凝土的密实度，从而增加了混凝土的抗渗性，使得SO42-离子侵入至混凝土试块中心处D4的难度增大。

因为扩散试验采用的试块的对称性，加之离子侵入方式也是对称的，所以在腐蚀龄期结束时腐蚀机制S1、S2、S3、S4中试块在XOZ平面表层（0～5mm）沿X方向的SO42-含量变化趋势与在YOZ平面表层（0～5mm）沿Y方向的SO42-含量变化趋势相同可看出在设计腐蚀龄期结束时，腐蚀机制S1、S2、S3、S4中试块在XOZ平面表层（0～5mm）沿X方向的SO42-含量变化趋势大致相同，均表现为SO42-含量随着沿X方向深度的增加而逐渐减少。与SO42-单因素腐蚀机制S1中试块表层沿X方向的SO42-含量相比

3 结论

①Cl-存在并没有改变SO42-在混凝土内的扩散规律，SO42-含量仍是随着混凝土深度的增大而减小。但是在腐蚀早期，Cl-的存在能够减缓SO42-侵入混凝土的速度，并推迟了SO42-进入混凝土内部中心区的时间。所以，SO42-、Cl-共同腐蚀环境有利于减缓SO42-在混凝土内部的扩散。

②同一深度，随着时间的发展，SO42-含量逐渐增大。同样，Cl-的存在能够降低SO42-含量随时间增长的幅度，且Cl-浓度越大，这种降低作用越显著。

参考文献：

[1] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（5）.

[2] N.J.Crammond..The thaumasite form of sulfate attack in the UK[J].Cement and Concrete Composite，2003，25（8）：809-818.

[3]汤海昌.硫酸盐侵蚀下混凝土的耐久性分析[D].南京：南京理工大学，2008：6.

[4]赵顺波，杨晓明.受侵蚀混凝土内硫酸根离子扩散及分布规律试验研究[J].中国港湾建设，2009，3.

[5]董必钦，罗帅，刑锋.多因素作用对混凝土硫酸盐腐蚀的影响研究[J].混凝土，2007，3：33-36.

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