混凝土抗硫酸盐侵蚀研究综述

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发布时间：2021-09-18

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混凝土抗硫酸盐侵蚀研究综述
Research Summary of Sulphate Erosion Resistance to Concrete
吴天丹耻虹
(上海工业投资(集团)有限公司，上海210040)
摘要：从混凝土硫酸盐侵蚀类型、侵蚀速度的影响因素出发，系统总结了国内混凝土硫酸盐侵蚀的研究现状及常
用预防保护措施，深入分析了已有研究中存在的若干问题，并为以后的研究提出了建议。
关键词：
中图分类号：TU528．33 文献标志码：A
0 前言
硫酸盐侵蚀会导致混凝土膨胀变形及强度、刚度等力
学性能降低，并显著地降低结构的承载能力，使结构安全
性下降，现已成为影响混凝土结构耐久性的一项重要因素。
我国东部沿海的重盐渍土、海洋、内陆盐湖、地下水、工
业废水中均含有硫酸盐，这些地区的混凝土工程的耐久性
都经受着硫酸盐侵蚀的严峻考验。由于材料性能劣化，结
构在未达到设计使用寿命前就提前退出服役，造成了人力
和财力的极大浪费。
1 混凝土硫酸盐侵蚀的类型
混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀以后，有可能会导致体积
膨胀，表面出现开裂、剥落，力学性能严重下降。由于破
坏机理不同，混凝土侵蚀的类型包括以下几种。
(1)钙矾石(AFt)结晶型侵蚀。侵入混凝土内部孑L
隙的硫酸盐能与水泥石中的Ca(Oil)，作用生成硫酸钙，硫
酸钙再与水泥石中水泥水化产物一水化铝酸钙反应生成
高硫型水化硫铝酸钙，俗称钙矾石(AFt)。由于硫酸盐
侵蚀生成的钙矾石是在原固相水化铝酸钙的表面形成，从
而使固相体积显著增大(约2．5倍)而导致水泥石开裂。
钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大
的裂缝。混凝土孑L隙水溶液pH值越高，钙矾石的膨胀越
显著。
(2)石膏结晶型侵蚀。当侵蚀溶液中sO 一浓度相当
40 C0 ASH 2／2014
高(>8 000 mg／L)时，水泥石中的毛细孔为饱和石灰溶
液所填充，不仅有钙矾石生成，而且在水泥石内部还会有
二水石膏结晶析出。Ca(OH)，转变为石膏，体积增加1．24
倍。而水泥水化产物中的Ca(OH)，不仅是水化硅酸钙凝胶
(C-S—H)等水化产物稳定存在的基础，而且它本身也是
硬化水泥浆体的重要组成部分，因此外部硫酸盐的侵入破
坏了原有固相结构，并导致膨胀。
(3)硫酸盐结晶型物理侵蚀。当混凝土孔隙溶液中硫
酸盐浓度足够高时会结晶析出，NaSO 结晶为NaSO ．IOH 0，
MgSO 结晶为MgSO4'7H 0，体积显著膨胀，造成结晶压
力，导致混凝土开裂。
(4)碳硫硅钙石型侵蚀(TSA)。国外已有不少关于
碳硫硅钙石(CaCO3．CaSiO3．CaSO 15H，0)型硫酸盐侵蚀
(简称TSA)导致工程破坏的报道。一般的硫酸盐侵蚀
(AFt结晶型、石膏结晶型、硫酸盐自身结晶物理型侵蚀)
破坏主要是导致混凝土结构物体积膨胀、开裂以至破坏。
TSA则是直接导致c—s—H凝胶解体，逐渐由表及里使水
泥石变为无强度、无粘结力的砂石混合物，其破坏性较传
统硫酸盐侵蚀更强。TSA经常发生于采用石灰石质集料拌
制的混凝土中，其劣化程度随石灰石粉末含量增加而加剧。
(5)MgSO 双侵蚀型。当侵蚀溶液中s0 一和Mg +共
存时，将发生MgSO 双侵蚀破坏，其原因是Mg 和s0 一
均为侵蚀源，二者破坏效应相互叠加构成严重的复合侵蚀。
Mg 型侵蚀与Na 型侵蚀的区别在于：Mg 侵蚀使c—s—H
置换成c—M—H，使混凝土只能产生微小的膨胀，更多