抗裂型外加剂对混凝土硫酸盐腐蚀行为的影响

2021-01-17沈方明浙江五龙新材股份有限公司

环球市场 2021年24期

沈方明浙江五龙新材股份有限公司

一、前言

当前我国经济水平的不断发展，同时推动了建筑行业的发展进程。大型混凝土工程越来越多，使得其中存在的硫酸盐腐蚀问题也随之而暴露出来，容易影响到硫酸盐腐蚀的因素很多，且其中不同的硫酸盐溶液会对混凝土造成不同影响，为此有关人员应当增强到对其的研究。

二、现阶段存在的腐蚀环境

当前混凝土结构和工程质要求的提高，各种大型混凝土项目在港口和条件下具有特殊职位，如海工工程，其中主要分为四类工程部件和海水区：大气区域在水下区域，水位变化区混凝土的损坏和堆叠区域通常是多种因素的复杂情况。首先是干燥，潮湿和海水侵蚀，海水含有更可溶的盐来产生化学腐蚀，最重要的是有机硫酸盐和镁盐的腐蚀[1]。山东省西部盐湖区和东营盐碱区土壤中含有大量的硫酸盐。这些硫酸根离子对当地建筑物有很强的腐蚀作用。在许多地区，地下水中含有丰富的硫酸根离子，对建筑物的地基和地下结构、工业废水和工业废物产生了严重的影响，人们生活垃圾的衰减也充斥着我们的生活环境。大量的硫酸根离子对混凝土工程有害，工业的发展给人们的生活和工作带来了便利。然而，当前工业的发展，我们也污染了环境。当前降水过程的进行，空气中漂浮的SO2成为对混凝土工程有害的酸雨。上述环境中的混凝土长期受到硫酸根的侵蚀。硫酸盐自由基会渗入混凝土，与水泥水化产物发生反应，产生混凝土膨胀、剥落、开裂等现象，这就使得混凝土性能不断劣化，给混凝土工程的耐久性带来很大挑战。

三、混凝土硫酸盐腐蚀的测试方法

国内外有许多不同的硫酸盐侵蚀评估和测试方法。室外检测方法主要用于测试一些具体的结构参数，以确定结构是否受到硫酸盐腐蚀和侵蚀的影响，并预测了剩余的使用寿命确定是否有必要修复或提供修复计划的参考。主要测试方法是表面强度试验方法表面光谱，主要用于保持混凝土结构。快速评估方法通常与两组水泥相比。砂浆或浸泡在硫酸盐溶液和水中的混凝土样品，以确定其抵抗腐蚀的能力。在混凝土中具有不同腐蚀的超声波的传播速度不同。按照大量的实验数据，超声波的速度在腐蚀的初始阶段增加[2-3]。腐蚀进展，超声速度最终得到降低。超声波有不同的混凝土中超声波传输的速度，腐蚀混凝土传播速度与抗压强度之间存在一定的回归关系。基于实验数据的分析，建立了超声波速度和腐蚀混凝土强度的功能关系，给超声波法检测腐蚀混凝土强度提供到一定的依据。

四、混凝土硫酸盐腐蚀机理

混凝土硫酸盐腐蚀的机制不仅是化学反应过程，而且是一种非常复杂的物理和化学过程。腐蚀机制是硫酸盐渗透到混凝土中并与混凝土的内部结构反应，这使得难以溶解和扩展混凝土。这些膨胀物质吸收大量水分分子，使混凝土逐渐扩大，形成内应力。当膨胀应力超过混凝土的拉伸强度时，混凝土将被摧毁，另一方面，硫酸盐也可以溶解或分解在硬化的水泥石中，导致混凝土的强度和粘度，并且混凝土最终出现表面，并且混凝土最终会出现混凝土在拐角处表面上表面，另一方面，硫酸盐也可以溶解或分解硬化水泥浆料和CH CSH，导致混凝土的粘合强度降低，最后最终表面美白，启动角度损坏，然后打开裂缝剥离，导致脆弱的状态，混凝土硫酸盐腐蚀主要可以分成了内部腐蚀和外部腐蚀两种类型。

（一）内部腐蚀

内腐蚀是指混凝土本身含有一种硫酸盐，在搅拌混凝土时会出现这种硫酸盐。因此，这部分硫酸盐会当前混凝土老化的增加而减少，所以内腐蚀是一个逐渐减缓的过程。

（二）外部腐蚀

外腐蚀是指混凝土在具有腐蚀性的硫酸盐环境中，通过扩散、毛细吸收、渗透等方式渗入混凝土中，与混凝土中的水泥石发生反应，形成膨胀，最终破坏渗碳体。从结构上看，大多数硫酸盐对混凝土有显著的腐蚀作用。这些硫酸盐与渗碳体中的Ca（OH）2反应生成硫酸钙、硫酸钙和渗碳体，铝酸钙反应生成铝酸钙。钙矾石是一种盐矿物，具有非常低的溶解度。结合了大量的晶体水中的化学结构。体积约为铝酸钙的2.5 倍，这显著增加了固相体积。此外，它是一种矿物质针晶体的形式。沉淀出原始钙表面上的刺形状的形状，并在四个方向上生长，彼此挤出以产生大的内应力。当液相低时，钙矾石通常是大板状晶体。水晶。这种类型的钙矾石通常不会带来危险的扩张。当液相高时，纯波特兰水泥混凝土系统中形成的钙矾石通常是小针形或片状，甚至凝胶形状。本钙矾石具有强烈的吸附能力，可以产生巨大的肿胀和肿胀效果以形成巨大因此，液相的理性控制的碱度是降低钙矾石引起的损伤的有效方法之一。钙矾石的膨胀是在混凝土样品表面上的少量粗裂缝的特征。钙矾石的形成导致混凝土中的大裂缝，使硫酸盐更容易渗透到混凝土内部，会出现恶性侵蚀循环。当SO42-中的浓度侵蚀溶液中大于1000mg/L 时，用饱和石灰溶液填充水泥浆料的孔不仅将形成钙矾石，而且还沉淀石膏晶体。在水泥浆中形成的石膏二水合物的体积将增加1.24 倍，导致由于内部应力过高而导致水泥浆料损坏。只有当SO42-和CA2 的浓度产物大于或等于CasO4 的浓度产物时，石膏才能结晶和沉淀，当SO42-的浓度小于1000mg/L 时，只形成钙矾石晶体。当SO42-的浓度逐渐增加时，钙矾石石膏化合物晶体开始平行，并且两个晶体共存。然而，在各种各样SO42-浓度，石膏晶体只发挥奴隶角色。当SO42-具有高浓度时，石膏晶体腐蚀起到了主导作用。事实上，如果混凝土是交替的干燥和可湿性状态，即使SO42-浓度低，石膏晶体腐蚀常常施加优势，因为腐蚀溶液浓缩物导致形成石膏晶体的形成。有两种晶体类型的碳酸钙：一种通过C-S-H 反应直接形成水泥水合产物，另一个是钙矾石逐渐转化为钙矾石；当然，两者都是可能的。C-S-H 占50%-60%的水泥浆料，是水泥强度的主要来源。硫酸盐攻击可能导致C-S-H 的分解。CSH 的脱钙主要是由于Ca（OH）2中的混凝土中的2 含量降低，pH 值的降低，CSH 凝胶的分解和氢氧化钙的释放，以保持混凝土的碱度，这使得混凝土失去凝聚力，强度和表面软化。

五、影响因素

（一）混凝土本身的性能

通过改善这一效果，并没有提高水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，只是延缓了硫酸盐侵蚀的时间，一旦硫酸盐渗透到混凝土中，仍然会发生侵蚀，此时试样（结构）突然损坏，水泥型，水泥种类混合料种类主要影响氢氧化钙含量和氢氧化钙含量，以往的研究表明，通过掺入低铝硅酸盐水泥，并掺入适量的矿渣、硅灰和粉煤灰，可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。

（二）侵蚀溶液的性质

硫酸根离子的浓度是会影响到了其腐蚀重要的一个因素，当SO42-改变浓度时，反应机理发生了变化，生成的产物也发生了变化，我们在上述腐蚀机理中提到，SO42-浓度的差异会引起钙钛矿或石膏等膨胀有害物质在混凝土中膨胀，因此，硫酸盐的浓度会直接决定了腐蚀机理在腐蚀中的主导地位。然而，一些研究人员指出，过高的温度可能影响水泥水合过程的水合和硫酸盐侵蚀机理，这通常被认为是产生结晶压力的湿循环，导致混凝土的膨胀和开裂，并加速硫酸盐侵蚀率，在经过一个年的干湿循环侵蚀混凝土的侵蚀损坏的程度相当于八年的浸没侵蚀损伤。