基于硫酸盐侵蚀与环境多因素耦合作用下的混凝土耐久性研究

2017-11-24吴晓春武汉科技大学湖北武汉430077

化工管理 2017年32期

吴晓春(武汉科技大学，湖北武汉 430077)

吴晓春(武汉科技大学，湖北武汉 430077)

本文主要探究硫酸盐侵蚀与环境多因素耦合作用下的混凝土耐久性，通过实验设计，研究混凝土在硫酸盐侵蚀以及环境多因素耦合作用下的性质变化，并且提出提升混凝土耐久性的策略。通过本文的研究发现，在应用混凝土进行建设的过程中，合理的设置水胶比，添加防腐外加剂，同时设置隔离层，可提高混凝土对硫酸盐的抗腐蚀能力，进而提升了混凝土的使用耐久性。

硫酸盐侵蚀；耦合作用；混凝土；耐久性

混凝土结构的耐久性受到硫酸盐侵蚀的影响，并且与环境多因素耦合作用具有明显的关联[1]。另外，在混凝土的耐久性影响因素中，PH值以及水胶比等因素均会对耐久性产生明显的影响[2]，因此，本研究探究硫酸盐侵蚀与环境多因素耦合作用下的混凝土耐久性，望为混凝土耐久性的提升带来一定的借鉴。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

本次研究中选择实验材料对混凝土的硫酸盐腐蚀情况进行分析，其实验材料如下：

（1）P·I42.5级水泥

（2）SRPC42.5高抗硫酸盐硅酸盐水泥

（3）Ⅱ级粉煤灰

（4）河砂

（5）自来水

（6）减水剂（江苏博特新材料有限公司生产）

（7）混凝土高效防腐剂

1.2 试件制备以及试验

在工程施工中，混凝土的结构会受到硫酸盐耦合的侵蚀作用，其主要是由于混凝土中的胶凝体系发生破坏，在本次实验中，对混凝土的胶砂进行分析。采用聚羧酸减水剂调整工作，保证其流动度在200mm，成型在40×40×160mm的试件，养护28d。同时本次实验采用干湿交变制度来加速实验，将胶砂试件放入侵蚀溶液中，溶液的PH值为1.0，硫酸离子的浓度为20000mg/L，在浸泡16h后晾干，在60℃的烘箱中进行烘干处理，持续6h，在取出后，冷却1h，测试材料在不同循环次数下的性能变化。

1.3 胶砂耐腐蚀实验

胶砂试件的测试时间为28d，初始的质量为M0,在实验过程中，制定循环次数，计算材料的腐蚀率。如公式1所示。

W=(M0-Mi)/M0×100%公式1

在公式1中，W为材料的腐蚀率，M0为材料的初始质量，Mi为循环后的材料质量。在水泥胶砂材料测试28d后，其抗压强度为C0，对其进行腐蚀实验测试，在规定循环次数的情况下，其抗压强度设定为Ci，通过公式2，可以对其强度损失率进行计算。

L=(C0-Ci)/C0×100%公式2

在公式2中，L为胶砂材料的强度损失率，C0为胶砂材料的初始抗压强度，Ci为循环后胶砂试件的抗压强度。通过公式1和公式2的计算，可以确定胶砂的耐腐蚀情况。

2 结果与分析

2.1 水胶比对耐腐蚀性的影响分析

通过表2可见，胶砂材料在干湿环境下，质量会出现先增高后降低的变化，其剥蚀率表现为先负值后正值，随着循环次数的不断增加，材料的质量会之间损失，表现为剥落。水胶比降低，会在一定程度上提升材料的密实度，外界水分难以侵蚀材料，从而会降低材料的剥蚀率。当水胶比控制在0.3以下时，可以将材料的强度损失率控制在10%以下。

表2 水胶比对耐腐蚀性的影响分析表（%）

C-0．5 C-0．3剥蚀率强度损失率剥蚀率强度损失率0 0 0 0-0．5-10-0．6-8-0．5-12-0．6-10 1 8 1．4 6 3．2 12 3．0 9

2.2 不同水泥种类对耐腐蚀性的影响

不同的水泥品种对胶砂的耐腐蚀性影响如表2所示，值得注意的是，抗硫酸盐硅酸盐水泥具有C3A，与硅酸盐水泥相比，其强度损失率会呈现降低的趋势，并且会逐渐提升抗硫酸盐的腐蚀性。

2.3 矿物掺合料对耐腐蚀性的影响

在粉煤灰掺入后，会降低体系中的C/S ，研究表明，在酸性的环境中，C/S凝胶稳定性相对较好，可以在一定程度上提升材料的耐腐蚀性，同时在硫酸盐的耦合侵蚀作用下，硫酸离子会在一定程度上激活粉煤灰的活性；并且在潮湿的环境下，材料的强度会呈现不断增长的趋势，但是在持续的掺入下，会增大材料的孔隙率，外界有害物质会渗入材料的内部，在干湿交变作用下，导致内部生成结晶产物，造成表层的剥落。