| 在我国西北地区, 分布着大量以硫酸盐和氯盐为主的盐渍土, 在恶劣的气候条件下, 盐渍土的盐卤腐蚀和盐结晶膨胀侵蚀破坏也相当严重。由于气候极端干燥, 蒸发量大, 材料孔隙中吸进的卤水蒸发后, 盐类结晶膨胀, 在材料孔隙中产生较大应力, 造成各种建筑材料因盐结晶膨胀而引起物理性破坏。对我国西北、西南和沿海的许多地区建筑物的调查和埋设试件的长期观测结果也表明, 高浓度卤水或盐渍土壤对于水泥混凝土的侵蚀作用异常强烈。除了环境水中硫酸盐和氯盐对水泥石的强烈化学腐蚀作用之外, 在结构的干湿变化部位, 由于叠加了盐类结晶膨胀的物理性破坏因素, 加速了混凝土破坏, 成为这类地区混凝土受盐侵蚀破坏的重要特征。 随着我国西部大开发战略的实施, 许多重大工程已经开始在我国西部地区如火如茶的开展, 如西气东输、跨国油气输送管道的建设等。所有这些重大混凝土工程都必须要求混凝土材料具有相当的耐久性。因此, 提高混凝土的耐久性成为了国内外学者研究的热点, 也是影响我国可持续发展战略的重要方面。 硫酸盐对混凝土的侵蚀主要包括化学侵蚀和物理侵蚀。化学侵蚀即硫酸盐中的阳离子和阴离子与水泥水化产物中的某些组分发生化学反应,按照腐蚀产物不同可以分为包括钙矾石型硫酸盐侵蚀、石膏型硫酸盐侵蚀、碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀等模式。物理侵蚀即常说的混凝土盐结晶侵蚀破坏,所谓盐类结晶侵蚀,系指在水位变化范围内或干湿循环区内的混凝土,在潮湿状态下,通过毛细作用吸进各种可溶性盐溶液,在干燥条件下经蒸发、浓缩而结晶。这过程使毛细管产生很大的结晶压力而导致混凝土破坏。 由于地下水位的变动导致地基含水量发生变化,溶解在水中的硫酸根离子通过毛细作用从混凝土底层沿着毛细孔进入混凝土内部,并且水分在混凝土中上升的高度随着混凝土高度而减少,上升速率减缓。而且,混凝土受毛细作用影响的区域表面水分蒸发量大于盐溶液上升量,该区域硫酸盐溶度很容易达到过饱和,从而发生盐结晶现象,导致混凝土表层出现开花或者剥落,混凝土结构最终失效。 J.J. Valenza等对盐溶液侵蚀条件下混凝土所产生的表面剥蚀及其原因进行了评述和分析,认为冻融循环和盐溶液的结晶膨胀是造成混凝土表面剥蚀的主要原因;A.LaIglesia等通过试验研究了盐溶液在多孔材料中的结晶压力和多孔材料实际的抗拉强度,用孔隙率与抗拉强度作为来判断多孔材料抵抗盐溶液结晶侵蚀的性能;杨全兵等通过对干湿循环条件下水泥基材料宏观性能的变化,研究了盐结晶对混凝土材料物理侵蚀破坏的机理,并且通过特定的装置测试了硫酸钠溶液转变为晶体时的膨胀量与结晶压。 近年来,关于硫酸盐结晶膨胀机理的理论中被广泛认同的是晶体生长压力理论。根据晶体生长压力理论,结晶压力的驱动力是孔隙溶液的过饱和。仅在小于约100nm的孔中形成钙矾石而能产生可以超过粘合剂基质的抗张强度的结晶压力。Wolfram Müllauer等人使用特殊构造的应力传感器来测量由外部硫酸盐侵蚀引起的薄壁波特兰水泥砂浆瓶中产生的应力,研究得出损坏是由于钙钛矿在小孔(10–50 nm)中形成而产生的,其产生的应力超过粘合剂基体的拉伸强度,最高可达8MPa。 较高的硫酸盐浓度和C3A含量会导致较高的应力。 为解决我国西部盐渍土地区建筑结构中所面临腐蚀性难题,结合研发的抗腐蚀性UHPC材料,本文依托国家重点研发计划“高抗冲磨超高性能水泥基修补材料与应用技术”项目编号“2018YFC0705404”拟开展以下研究。 1、本文对硫酸盐侵蚀领域的研究现状进行了综述,重点介绍了影响硫酸盐侵蚀的参数; 2、为了提高混凝土对硫酸盐的抵抗力,本文综述从混凝土配合的设计材料相关参数出发,考虑了水灰比、C3A含量等对于缓解硫酸盐侵蚀的措施。 |