混凝土硫酸盐侵蚀机理分析

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发布时间：2021-09-18

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混凝土硫酸盐侵蚀机理分析
肖萍
(广东省东莞市水利工程质量检测站广东东莞523016)
摘要硫酸盐『善蚀是对混凝土耐久性危害最大的一种侵蚀。本文分析了水泥胶凝材料的水化，
进行了水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀试验和混凝土抗硫酸盐侵蚀试验，探讨了改善和提高普通
水泥混凝土抗侵蚀性的有效方法，对提高混凝土结构的耐久性具有一定的意义。
关键词硫酸盐缦蚀；混凝土；侵蚀机理
中图分类号：TU528 文献标识码：A
1引言
混凝土腐蚀是一个很复杂的物理的、化
学的和物理化学的过程。其腐蚀的原因可能
是单一的，也可能是多种原因综合交替进行
的。一般地，混凝土的腐蚀可分为淡水腐蚀(溶
蚀型的腐蚀)、离子交换腐蚀、结晶膨胀型腐蚀
j种类型
硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要
因素之一，也是影响因素最复杂、危害性最大
的一种侵蚀当硫酸盐溶液与水泥水化生成
物接触后会发生化学反应，而使混凝土受到
侵蚀，甚至破坏：已有研究表明，当土中含有
大量硫酸盐及碱等能够对混凝土产生腐蚀的
介质时，其地下水实际就是硫酸盐溶液，如其
浓度高于一定值，就会对混凝土产生侵蚀作
用。而要想研究硫酸盐对混凝土的腐蚀，首先
要了解水泥水化的过程及其产物。
2水泥胶凝材料的水化
水泥加水拌和均匀后可成为具有可塑性
与流动性的水泥浆，其中部分熟料矿物成份
很快与水产生水化反应，随着水化反应的进
行，逐渐失去流动能力而到达“初凝”状态；随
着时间的延长，就会逐渐失去可塑性，直至开
始产生结构强度，从而表现为“终凝”状态。随
着水化过程的不断进行，浆体逐渐转变为具
有一定强度的坚硬吲体水泥石，这一过程称
为水泥的硬化。因此．水泥浆凝结硬化过程中
的水泥水化是其产生凝结硬化的前提，而其
凝结硬化则是水泥水化的结果。
硅酸盐水泥水化后的主要水化产物如表
1所示可以看出，如果忽略掉一些次要的成
份，则硅酸盐水泥与水作用后生成的主要水
化产物为：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢
氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。其
中，胶体的不断生成会逐渐填充晶体骨架的
空隙，从而凝结硬化为密实的水泥石结构。在
完全水化的水泥石构成成份中，水化硅酸钙
(3)变 l；管理等级
表3 变形管理等级表
管理等级管理位移施工状态
Ⅲ U()<Un／3 可正常施T
Ⅱ U ，3≤ Un≤ 2 x Ud3 应加强支护
I Un>2×Un／3 考虑采取特殊措施
注：U 实测位移值、un一容许位移值
3．3同岩收敛变形量测和拱顶下沉量测方法
3．3．1收敛和沉降观测点安装
观测断面尽可能及早设置，一般应在断
面开挖形成后立即安装'柿贴式反光板(或棱
镜)，并采用全站仪进行观测；粘贴式反光板
的锚固点均应稳固不受开挖爆破影响，对其
应采取保护罩的方式加以保护，防止施1二过
程中损坏。若因施1 爆破等原因使测点无法
观测时，应尽量恢复测点。
粘贴式反光板(或棱镜)安装方向便于
设站和照准。
采用钢尺收敛计观测的断面，收敛测桩
可采用~b25mm的螺纹钢筋自制加工，前端为
“0”型圈，并进行防锈处理，在预定埋设位置
钻孔后灌浆固定：
3．3．2量测及资料整理
通过全站仪自由测站法测边测角，观测
洞室断面每两点间的距离时，每两测点间距
离测量误差不超过±1．0mm，当一测回的归零
差大于5 时，则重测此测回并标注说明。
收敛观测记录表应采用经过审批的格式，
记录表中应包括T程名称、观测时段观测断
面、测点编号与位置、基线长度、地质捕述、所用
观测仪器的型号及编号、观测时间、观测渎数、
观测时的环境温度、观测断面开挖掌子面的
间距、观测断面与开挖顺序的空间关系等。
观测完毕后及时进行成果计算整理，绘
制收敛位移与时间关系曲线、拱顶下沉位移
关系曲线。图中应绘制测点布置简图、开挖进
尺过程线，问时绘制量测点附近爆破、各种支
护施．厂作业的进度曲线。
4 收敛观测和拱顶下沉量测
结果的应用
对于隧洞地质较差的情况，结合施工进
度的安排，主要进行了拱顶下沉、周边收敛量
测在距洞口100m位置得到隧洞周边位移收
敛ff}l线和隧洞拱顶下沉量曲线。
对隧洞嗣边位移收敛曲线数据的处理，
采用常用对数曲线，拟合时间—— 位移曲
线，运用双变量统计计算，得到对数回归方程
Y=1．364I n(x)+21．346，相关系数1t2=0．5906；
预测60天后的沉降量共为Y=26．93mm。
数据处理结论：U=26．3ram，岩最大允许
累积沉降值Ufr=12480 x 0．0158=197．18ram。
U=26．3ram，(UJ3=65．73，U0x 2／3=l31．46)管理
等级lⅡ级，町正常施r
对隧洞拱顶下沉量曲线数据的处理，
采用常用对数曲线，拟合时间—— 位移曲
线，运用双变量统计计算，得到对数回归方
程：Y=1_364Imfx1+21346，相关系数tl2：05906；
预测6O天后的沉降量共为Y=26．93ram：
数据处理结论：U=26．3ram，围岩最大允许
累积沉降值u 12480×0．0158=197．18mm。
U=26．3ram，(U(13=65，73，U『)×2／3=l31．46)管理
等级珏l级，可正常施F
5结论与建议
通过对隧洞内的监控量测可以得到以下结论：
(1)该隧洞内采取的支护方式足合理的、
安全可靠的。
(2)隧洞开挖后要及时完成初期支护施
T，保证初期支护承担主要的IIJ岩变形压力，
让围岩和初期支护共同变形。
(3)必须及时提供监控量测结果，以保证
控制风险的措施及时可靠。
(4)根据监控量测结果控制拱墙衬砌时，既
可以利用拱墙衬砌承担小