硫酸盐对氯离子在地下结构混凝土中传输过程的影响

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发布时间：2021-10-08

资料介绍

基于地铁工程混凝土实际配合比，进行了水灰比为 O．35的双掺(粉煤灰、矿渣 )混凝土试件在四种不同浓度的氯盐一硫酸
盐复合溶液中的浸泡腐蚀试验，测定了氯离子含量随深度与时间变化的分布以及混凝土结合氯离子能力，运用 XRD测试方法对混
凝土微观绀成试验前后的变化进行了分析。试验结果表明：单一氯盐情况下溶液浓度越高，侵入混凝土中的氯离子含量越多；硫酸根
的存在，能够抑制氯离子侵入混凝土，且硫酸根浓度越高，该抑制作用越强；硫酸根离子能够显著降低水泥材料对氯离子的结合作
刖，并且氯离子结合量变化幅度受其浓度影响较大。XRD测试结果表明，硫酸根影响水泥材料结合氯离子能力的原因在于其反应生
成钙矾石，消耗了 C3AH 的含量，释放了部分固化的氯离子。
关键词：混凝土；粉煤灰；矿渣；氯离子；硫酸根；氯离子结合能力；XRD
中图分类号： TU528．叭文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)11-0034—04
Research on the influence of sulfate upon chloride diffusing into concrete of underground structures
GUAN Zhichao，XUFeng，WANG Shuguang．L砌 Weiqing
(College ofCivil Engineering，NanjingTechUniversity，Nanjiing211816，China)
Abstract： A series ofconcrete immersion tests were carried out based on the mix proportion of subway concrete structure，chloride con—
tents and the binding capacity of the double—mixture concrete(fly ash，ground granulated blastfumace slag)，with which cement to water
ratio of O．35，was systematically investigated under corrosive solutions．These corrosive solutions include four types．3．5％ (in mass，the
samebelow)NaC1，5％NaCI and composite solutions of3．5％NaC1 and(5％，10％ )NazSO4．X—ray di仃Taction(XRD)wasutilizedto analyze
the com ponent of concretes after the test．The experim ental results showed that the higher the concentration w as within the single chloride
solutions，there were more chlorides invading into the concrete．When there was sulfate within the solution，it reduced the ingress of chlo—
ride，and the higher the concentration w as，the more significant this effect w as．Sulfate brought down the binding amount of chloride rc—
markably，and the concentration of it influences much on the range of the bound chlorides．The X—ray diffraction test showed the way how
sulfateinfluences onthe chloridebinding capabilityofcement，thatwas，sulfate droped downthe content ofCAH6，reactingwithittoform
ettringite，and thus releasing som e part ofthe bound chlorides．
Keywords： concrete；fly ash；slag；chloride；sulfate；chloride binding capability；XRD
0 引言
现有研究表明，氯盐侵蚀是影响钢筋混凝土结构耐久
性寿命的重要因素之一。氯离子在混凝土中的传输过程中
诸如扩散、渗透和吸附等作用同时发生，腐蚀机理复杂Ⅲ，
但并非进入混凝土内部的所有氯离子都能破坏钢筋钝化
膜使其锈蚀，只有残留在混凝土孔隙液中的游离氯离子才
会对钢筋造成破坏 l2J。自然条件下，外界环境中的氯离子主
要通过混凝土中的孔隙结构、微裂纹以及骨料一砂浆界面
过渡区向内部扩散，该过程进展缓慢且机理复杂。然而针
对地铁、轻轨等地下混凝土结构服役环境，氯离子的迁移
过程不仅受混凝土组成材料的影响，地下水中包含的多种
离子、水压力、振动荷载以及隧道管线中广泛存在的杂散
收稿日期：2014—05-04
基金项目：国家重点基础研究发展计划“973”计~q(2011CB013800)
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电流等因素均会对其产生重大影响。
混凝土抗氯离子腐蚀性能研究中，一类较为热点的问
题是水泥基材料对氯离子的吸附作用。水泥种类对氯离子
渗人速度会产生不同的影响，通常的观点认为它与水泥巾
的铝酸盐相化学结合氯离子的能力有关，固化氯离子的主
要形式是由氯离子与 CA 反应形成单氯铝酸钙 3CaO·
A12O3·CaC12·10H2O，即所谓的 Friedel盐 [3]。Byung等的研
究考虑诸如温／湿度、矿物掺料种类、氯离子吸附等因素对
氯离子传输的影响，试验结果表明粉煤灰的掺入减小了扩
散系数，有效降低了氯离子的侵入量。Ahmet等对不同粉
煤灰掺量的试样进行了腐蚀作用后的多种性能测试，测试
结果显示粉煤灰对水泥最佳的取代率大约为 15％，并认为
其提高混凝土性能的主要原因在于改变了内部孔隙结构，