重点 阐述 了国内外在 水泥混凝 土 中碳硫硅 钙石的 生成机制和 防治技 术方 面的研 究现状 和 未来发 展趋 势 ，主要 包括碳硫硅 钙石的生成机理 、生成途 径、影响 因素和碳硫硅钙石 型硫 酸盐侵 蚀的预防措施等。 关键词 碳硫硅钙石 生成机制 防治技术 中图分类号 ：TQ172 文献标识码 ：A Research Progresson Formation M echanism and Prevention M easuresofThaum asitein CementConcrete W ANG Peiming，XU Linglin，ZHANG Guofang (KeyLaboratoryofAdvancedCivilEngineeringM aterialsofM inistry ofEducation，SchoolofM aterials ScienceandEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092) Abstract Theinvestigationprogressand developmenttrendsofthaumasiteespeciallyon theformationmecha— nism ，preventionm easuresathomeand abroadarepresented，whichmainlycontaintheformationmechanisms，form a— tion methods，and the influencefactorsofthaumasiteand also theprevention m easures ofthaumasite sulfateattack (TSA )． Keywords thaum asite，formationm echanism ，prevention measure 传统观点通常将水泥硬化浆体 的膨胀仅归 因于钙矾石 或二水石膏的过量生成 ，事实上 ，在一定条件下水泥浆体 中 还会生成一种腐蚀性极强的水化产物 ，它能直接破坏硅酸盐 水泥水化产物 C- H 凝胶 ，导致水泥石完全分解而丧失强 度 ，这就是碳硫硅钙石¨1j。 碳硫硅钙石 (Thaumasite，也称硅灰石膏或风硬石)，最 早发现于承受数年水热循环后 变质的岩石 中_2]。1966年 ， Erlin等_3]发现混凝土中也会形成碳硫硅钙石 ，并会发生硫酸 盐侵蚀 。1998年 ，英 国 Gloucestershire地区 M5高速公路出 现了大规模的碳硫硅钙石侵蚀破坏 ，英 国“碳硫硅钙石专家 小组”(Thaumasiteexpertgroup，TEG)才明确提出了碳硫硅 钙石型硫酸盐侵蚀(Thaumasitesulfateattack，TSA)这一概 念[4]，并将其列为混凝土破坏的一种特殊形式。与传统硫酸 盐侵蚀相比，TSA并不会引起混凝土宏观体积发生明显膨胀 开裂 ，却直接导致水泥石 中 C_ H凝胶分解 ，使混凝土最终 变为一种失去强度的果肉状泥砂混合物，因此 ，它具有一定 的隐蔽性和很强的破坏性。此外 ，因其 X射线衍射图谱与钙 矾石的相近 ，所 以易被误解或忽略。目前，在英 国、美 国、加 拿大、法国、德国、挪威等国都发现并报道了混凝土工程 中的 TSA破坏案例 ，首届关于 TSA破坏的国际会议亦于 2002年 6月在英 国召开，我国于 2004年在西部水工工程——新疆永 安坝中才发现首个 TSA破坏案例l_5]，所以在这方面的研究 起 步较 晚 。 本文在阐述碳硫硅钙石的结构与生成机制的基础上 ，介 绍了国内外在碳硫硅钙石方面的研究成果 ，探讨 了 TSA的 预防措施及今后的研究方向。 1 碳硫 硅钙石生成条件 已有研究表明，碳硫硅钙石通常在低温下生成 ，一般在 15℃以下 (0-5℃最适宜)。而碳硫硅钙石生成所需的物质 主要包括以下 4个方面 ：(1)硅酸钙 ，如硅酸盐水泥熟料 中的 硅酸三钙 (C。S)、硅酸二钙(C。S)；(2)硫酸钙，如二水石膏 、半 水石膏或者无水石膏 ；(3)碳酸钙，如石灰石 粉、石灰岩集料 或在空气 中碳化后 的氢氧化钙；(4)水 。其 中最重要的还是 硫酸盐的来源 (通常是 内部的)，且水不一定是流动的(特别 当 S04。一和 CO。一由外部提供时)。简言之 ，较低温度下 ，只 要具有一定活性的 Ca 、Si04 、SO 。卜、C0。 和足量的水便 易生成碳硫硅钙石 。此外 ，碳硫硅钙石的生成并不同于钙矾 石 ，并不受水泥中铝含量的限制 ，只要体 系中存在大量硫 酸 根和碳酸根离子即可，因此 C。A(铝酸三钙)含量很低 的抗硫 酸盐水泥 虽可 防止 钙矾 石型硫 酸盐 侵蚀 ，但却 不 能防 止 TSA。TEG研究认为l7]，地下及基础结构混凝土 中，硫酸根离 子来源有 ：(1)回填 土中黄铁矿氧化后形成 ；(2)地下水中的

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