水泥及混凝土抗硫酸盐腐蚀的检测方法介绍

摘要：抗硫酸盐腐蚀是混凝土耐久性研究的重要内容，其检测方法有国内的GB749，GB2420及美国ASTM C1012及日本JIS标准，由于这些实验在一般工地应用较少，因此需要检测人员加强学习和交流探讨。本文对这些方法进行了进行了介绍简介，并建议了砂浆和混凝土试件实体抗腐蚀的快速检测方法，希望能得到检测同仁的指导和帮助。

关键词：混凝土耐久性硫酸盐腐蚀

中图分类号：TU37文献标识码： A

1. 绪论

盐碱土是陆地上分布广泛的一种土壤类型，仅我国山东省的黄河三角洲地带，每年新增加的盐碱地达6000多公顷，其中重度盐碱地处于在海水和高矿化地下水综合作用下，土壤剖面一般都通体高盐，可溶性含盐量有时超过1%，以氯盐、硫酸盐为主，对混凝土结构物的耐久性能造成潜在的危害。

随着我国海洋战略的发展和环渤海湾经济区的大规模开发，盐碱地区建设了大量港口、码头、道路、桥梁及工业厂房等混凝土结构物，处于盐碱环境中水泥和混凝土会发生一系列的物理和化学变化，导致结构物的劣化和破坏。为改善混凝土结构的耐久性，在设计环节对原材料进行优选，在施工中对配制混凝土的抗盐碱腐蚀进行检测和验收具有重要意义，由于此类实验并不常做，所以还存在一些模糊的认识，本文拟对水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的检测方法进行简要介绍，希望对同行有所帮助。

2 .水泥抗硫酸盐快速试验方法 GB/T 2420-1981。

根据GB/T 2420-1981方法，采用0.5水灰比，1：2.5胶砂比（砂子为0.25-0.65 mm的标准砂），成型10×10×60 mm的棱柱形砂浆试件，1天养护箱养护，7天50℃水养护，然后将试件分为两组，其一在20℃水中养护，另一组在3%Na2SO4溶液中养护，养护过程中每天用1N硫酸滴定以中和试件在溶液中释放的Ca（OH）2，并使溶液PH值保持在7.0左右。

2.1材料的基本要求：

水泥试样应充分拌匀,并通过0.9毫米方孔筛，标准砂应符合GB178一99《水泥强度试验用标准砂》的质量要求，试验用水应是对试验结果无干扰的洁净的淡水。试验室温度为17～25℃,相对湿度大于50％,水泥试样,标准砂,拌和水等的温度应与室温相同。养护箱温度20士3℃,相对湿度大于90%.浸泡前养护水的温度50土1℃,侵蚀液温度20士3℃。

2.2试体的成型与养护

试体成型前将试模擦净,紧密装配,内壁均匀涂一薄层机油，水泥与标准砂的重量比为1:2.5,水灰比固定0.5.称取水泥试样100克,砂子250克,放入拌和锅内,用小勺干拌1分钟,使水泥与砂混合均匀,加入50毫升水,湿拌3分钟,将胶砂分别装入6个三联模内,装模时用小刀插实,特别应注意试体两端多插几次,然后将胶砂装到接近模套边,再将模芯插入模套。把带有模芯,模套的试模放到小型千斤顶压力机上加压到80公斤/厘米2压力下保持5秒,然后取出试摸,刮平,编号,放入养护箱养护24士2小时,脱模。

脱模后的试块放入50℃水中养护7天,取出分成二组,一组九块放入20℃水中养护,一组九块放入硫酸盐浸蚀溶液中浸泡，人工配制的硫酸盐溶液,采用3%化学纯无水硫酸钠〈SO42－20250毫克/升〉也可根据要求,采用天然环境水,或变更硫酸纳的浓度。试体在浸泡过程中,每天一次用1N H2S04滴定以中和试体在溶液中放出的Ca(OH)2..

允许试体放入硫酸盐溶液中静止浸泡.试体在容器中浸泡时,每条试体需有200毫升的侵蚀溶液,液面至少高出试体顶面10毫米,为避免蒸发,容器必须加盖.

试体经20℃水中养护28夭,及在硫酸盐溶液中浸泡28夭后（侵蚀龄期可根据实际情况增加）,取出用小型抗折机进行抗折试验,支点跨距50毫米,支撑圆柱直径5毫米,加荷速度控制在80克/秒。

2.3破型及结果计算

破型前,须擦去试体表面的水分和砂粒,清除支点圆柱表面粘着的杂物,试体放入抗折支点时,应使侧面与圆柱接触,试体的极限抗折强度〈公斤/厘米勺,系由破坏荷重乘以7.5即得,试体抗折强度的计算,由9块试体的破坏荷重剔去最大值和最小值，以其余7块取平均值。

各种水泥在侵蚀溶液中的抗蚀性能是以抗蚀系数大小来比较，抗蚀系数是指同龄期的水泥胶砂试体分别在硫酸盐溶液中浸泡和在20℃水中养护的抗折强度之比,以k表示,计算精确到0.01,并依下式计算：

k为抗折系数，R液为试件在3%Na2SO4溶液中养护28天后抗折强度，R水为20℃水中养护同龄期的抗折强度。

3.水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法GB/T 749-1965

本标准采用1：3.5胶砂比（砂子粒径为0.4-0.5mm），加压成型为10×10×30mm试件72块，水灰比采用标准稠度用水量，成型后分两组，其一放入淡水中养护，另一放入3% Na2SO4溶液中养护，在1，2，3，6个月时分别测量一次，6个月测量时用12条试件，其它用6条。

注：该方法在2001年和2008年分别颁布了GB/T 749-2001和GB/T749-2008，试验中每条试件用100ml溶液浸泡，液面应高于试件10-20mm。并应每隔2个月将淡水和Na2SO4溶液更换一次。

3.1试体的成型

称取水泥试样60克,砂子210克,放入拌和锅内，用小勺干拌1分钟,使水泥与砂混合均匀。加入标准稠度的加水量,湿拌3分钟。将胶砂装入圆模中加压,在300公斤总压力下加压约5秒钟后,用手托住模芯翻转圆摸,将圆模露出模芯的一端置于槽深为10毫米的垫条上。将圆模向下压实至与垫条二边密接,此时将露出模外的胶砂用刀削去并抹平,圆模中胶砂体积等于10×10×30毫米。

削平后手握圆模移去垫条,用手指将模芯往上推,使模芯之另一端连同试体露出圆模约5毫米,此时在试体侧面置一尺寸为25×40毫米的小玻璃片,倾斜圆模将试体移到玻璃片上。放入湿气箱内养护,待试体硬化后进行编号。在试体制作过程中,拌和锅内的胶砂需盖以湿布,避免水分蒸发,每次拌和的胶砂应在半小时内成型完毕,每压一次后圆模及模芯应用布揩拭,而在成型完毕应涂以机油。

每个试样成型试体的数量根据令期和侵蚀溶液种类的多少而定，一种侵蚀溶液可以成型72条,其中淡水14天令期成型12条,淡水及侵蚀溶液6个月令期需要各成型12条〈确定腐蚀系数〉,淡水及侵蚀溶液1、2、3个月令期各成型6条(观察腐蚀过程)。

3.2试体的养护与侵蚀

试体成型后在相对湿度大于90%的湿气中养护1天,由玻璃片上取下放入淡水中养护14天后,12条试体作抗折强度试验,30条试体继续留于淡水中,剩余试体移入侵蚀溶液中,直至达到所要求的试验令期为止。

试体在溶液中养护时，彼此间距离不应小于5毫米,试体放入前在搁板上预先撒一层0.50~0.85毫米粒度的石英砂。放入后应使每条试体具有100毫升容识的侵蚀溶液,液面至少高出试体顶面1~2厘米。为避免蒸发,容器必须加盖.试体无论在湿气中、淡水中、侵蚀溶液中养护或侵蚀时,以及试体制作时,试验室温度均保持在20士5℃。试体养护用淡水或侵蚀溶液,均须每隔2个月更换一次，侵蚀溶液如果是人工配制的溶液,则采用蒸馏水。

3.3试体的破型

试体到达令期后,分别从淡水中或侵蚀溶液中取出,擦去其表面水分,并立即进行试验,不使试体干燥。试体抗折试验在小型抗折机中进行，试验前铅弹流速控制为20士2克/秒左右,抗折机之杠杆在放置试体前应调整平衡〈当受侵蚀的强度很低的试体进行试验时,应先挂上小桶再调整平衡〉。试体在抗折机中安放的位置应使弯曲发生在与成型时受压面相垂直的侧面上

抗折试验时,由盛铅弹的容器向悬挂在杠杆上的小桶内流入铅弹,当试体达到极限强度而断裂时,小桶落在盛铅弹容器的踏板上,铅弹出口即自动关闭。当6个月腐蚀系数小于0.8时，则认为该种水泥在该环境水或该浓度的硫酸盐溶液中抗蚀性能较差。

4. 混凝土试验方法：日本JIS方法。

根据工程需要按不同配合比成型10×10×10cm和10×10×40cm试件，标养28天后分别放在清水和10％Na2SO4溶液中养护，在3个月和6个月时测量其抗压强度和抗折强度的变化，据此计算抗折强度比值。同时测量10×10×40cm试件在不同养护龄期的动弹性模量，据此判断混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能。

5.砂浆的抗硫酸盐试验方法: 美国ASTMC1012方法：

参照该试验方法，采用0.485的水灰比和1：2.5胶砂比，成型25×25×285mm的测长试件6条，70×70×70mm试件9块，放入35±3℃养护箱养护24h，脱膜后放入23℃的饱和Ca（OH）2溶液中养护，待其强度达到20MPa时测量试件初长，然后放入5% Na2SO4溶液中养护。前四周每隔一周测长一次，以后每隔4周测量一次，15周膨胀率大于0.4%即认为发生破坏。其它试件放入5% Na2SO4溶液中进行干湿循环，即将试件在80℃下烘干6小时，称量初始重量，然后在空气中自然放置1小时，冷却后放进5% Na2SO4溶液中浸泡16小时，再取出放置1小时，除去表面水份，并烘干进行第二次循环，每天循环一次，重量损失达到5％或强度损失达到25％即认为发生破坏。

6. 其它试验方法

6.1 砂浆试验

将砂浆成型为40×40×160mm试件，1天后脱模，标养28天后分别放入清水和5％硫酸钠溶液养护，3个月后测量其抗压及抗折强度，利用不同养护环境下砂浆试件的强度变化判断其抗硫酸盐性能。

6.2混凝土试验

根据需要成型不同水灰比的混凝土，标养28天后进行干湿循环，以干湿循环的次数衡量混凝土抗硫酸盐的性能，干湿循环的侵蚀溶液可以根据需要而变换，如本试验采用了5％硫酸钠溶液和15%NaCL+5%MgSO4两种。

7. 结语

硫酸盐腐蚀是盐碱环境中混凝土耐久性研究的重要内容，对水泥及混凝土的原材料及配制试件进行检测，是质量控制的重要一环，本文对GB749，GB2420及美国ASTM C1012及日本JIS标准进行了介绍，并建议了砂浆和混凝土试件实体抗腐蚀的快速检测方法，但每种检测方法都有其局限性，如长期浸泡（6个月）难以快速指导施工实践，快速法则偏差较大，加之作者水平有限，对标准的理解也有待提高，希望能得到检测同仁的指导和帮助。