喬宏霞　路承功　李宇　關(guān)利娟

摘要：以摻有不同粉煤灰量的混凝土試件為研究對(duì)象，將3種配合比的混凝土試件暴露在具有典型鹽漬土特征的寧夏地區(qū)，選取相對(duì)質(zhì)量和相對(duì)動(dòng)彈性模量作為評(píng)價(jià)參數(shù)，通過(guò)比較分析得出一種更加適合鹽漬土地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)暴露混凝土耐久性損傷的綜合評(píng)價(jià)參數(shù)。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)暴露混凝土微觀(guān)分析對(duì)鹽漬土地區(qū)混凝土受硫酸鹽侵蝕的劣化機(jī)理進(jìn)行了研究，從微觀(guān)角度分析了鹽漬土地區(qū)混凝土耐久性能變化的原因。結(jié)果表明：混凝土在鹽漬土地區(qū)受到復(fù)雜的化學(xué)侵蝕，與土壤中的硫酸鹽反應(yīng)生成了硫鋁酸鈣晶體填充在孔隙中，綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)能很好地描述鹽漬土地區(qū)混凝土的耐久性。

關(guān)鍵詞：混凝土；現(xiàn)場(chǎng)暴露；鹽漬土；耐久性；損傷評(píng)價(jià)；硫酸鹽侵蝕

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The concrete specimens with different amounts of fly ash were taken as research object. The concrete specimens of three kinds of mix ratio were exposed to saline soil with typical characteristics in Ningxia area. The relative mass and relative dynamic elastic modulus were selected as evaluation parameters. Through the comparative analysis， the more suitable comprehensive damage assessment parameters of durability evaluation of the concrete field exposed in the saline area were obtained. At the same time， the degradation mechanism of concrete under sulfate erosion in saline soil was studied combining with microcosmic analysis of field exposed concrete. The reasons for the durability change of concrete in saline soil area were analyzed from micro perspective. The results show that the concrete is subjected to complex chemical erosion in the saline soil area， and react with sulfate in soil to form calcium sulphoaluminate crystals which is filled in the pore. The durability of concrete in saline soil area can be well described by the comprehensive damage assessment parameters.

Key words： concrete； field exposure； saline soil； durability； damage assessment； sulfate erosion

0引言

寧夏位居歐亞大陸橋中國(guó)段關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是中國(guó)惟一以省域?yàn)閱挝坏膬?nèi)陸開(kāi)放型經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)[1]。近年來(lái)，隨著中國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施和“中國(guó)阿拉伯國(guó)家博覽會(huì)”的成功舉辦，該地區(qū)迎來(lái)了新一輪建設(shè)高潮?；炷劣捎谄渚哂薪?jīng)濟(jì)適用、易于成型、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，成為工程建設(shè)的首選原材料。然而，寧夏地區(qū)環(huán)境特殊，是西部眾多鹽漬土地區(qū)之一，該地區(qū)晝夜溫差大，干旱少雨，風(fēng)大沙多，處于這一地區(qū)的混凝土受到硫酸鹽和冷熱、干濕、凍融循環(huán)交替相互作用的影響，混凝土易出現(xiàn)表面起皮、棱角脫落、裂縫長(zhǎng)度和深度顯著增大的現(xiàn)象，部分體表面積大的混凝土呈蜂窩狀，極大降低了混凝土的承載能力和使用壽命[24]。對(duì)該地區(qū)硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土耐久性問(wèn)題的研究是進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)必須高度重視的一個(gè)課題。

董宜森等[5]基于斷裂力學(xué)理論，采用三點(diǎn)彎曲梁試驗(yàn)方法，研究了混凝土在硫酸鹽侵蝕和干濕循環(huán)雙重因素作用下雙K斷裂參數(shù)等斷裂性能的劣化規(guī)律，結(jié)果表明起裂荷載與最大荷載的比值大致分布在0.55～0.90，在侵蝕初期，失穩(wěn)韌度和起裂韌度均有較明顯的增大，起裂韌度較失穩(wěn)韌度對(duì)硫酸鹽侵蝕因素的影響敏感；聶彥鋒等[6]應(yīng)用粗糙集理論對(duì)受硫酸鹽侵蝕的混凝土評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行了分析，指出超聲波波速和長(zhǎng)度變化率的權(quán)重系數(shù)最大，回彈值次之，質(zhì)量變化率和侵蝕深度最?。粭钣⒆说萚7]研究了在不同養(yǎng)護(hù)制度下?lián)脚c未摻防凍劑混凝土的抗壓強(qiáng)度、50次凍融循環(huán)強(qiáng)度損失率及滲透系數(shù)，參照防凍劑標(biāo)準(zhǔn)提出了一種負(fù)溫混凝土結(jié)構(gòu)損傷評(píng)價(jià)參數(shù)和基于混凝土長(zhǎng)期耐久性的未來(lái)防凍劑設(shè)計(jì)方向，并指出適當(dāng)延長(zhǎng)正溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間是提高混凝土耐久性的重要措施。劉道維等[810]研究了摻有粉煤灰、礦渣等摻和料及不同水灰比的混凝土試塊在不同濃度硫酸鹽溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)和兩者共同耦合作用時(shí)的侵蝕情況，并分析了硫酸鹽侵蝕劣化機(jī)理，結(jié)果表明粉煤灰和礦渣都能夠很好地改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕的性能，隨著干濕循環(huán)次數(shù)和硫酸鹽濃度的增加，其損傷程度越來(lái)越嚴(yán)重。其他學(xué)者也對(duì)不同種類(lèi)混凝土在硫酸鹽等侵蝕環(huán)境下的耐久性問(wèn)題進(jìn)行了研究，豐富了混凝土抗腐蝕性能的理論[1118]。

目前，對(duì)混凝土耐久性方面的研究主要集中在以地區(qū)原材料為基礎(chǔ)的室內(nèi)模擬加速方面，基于現(xiàn)場(chǎng)暴露的混凝土抗硫酸鹽侵蝕研究較少?；炷聊途眯杂绊懸蛩剌^多，失效機(jī)理復(fù)雜，所得成果很難準(zhǔn)確反映復(fù)雜實(shí)際環(huán)境下混凝土性能退化的真實(shí)情況，得出的結(jié)論與實(shí)際情況往往有較大偏差。本文將以寧夏地區(qū)作為鹽漬土地區(qū)的一個(gè)典型區(qū)域，測(cè)量混凝土在不同暴露時(shí)間段內(nèi)的質(zhì)量和超聲波，通過(guò)比較分析并結(jié)合受侵蝕后混凝土微觀(guān)分析得出一種更加適合鹽漬土地區(qū)的評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)而研究現(xiàn)場(chǎng)暴露環(huán)境下混凝土的耐久性。

1原材料與試驗(yàn)方法

1.1原材料

試驗(yàn)選用祁連山水泥公司生產(chǎn)的P42.5的普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表1；粉煤灰采用蘭州二熱廠(chǎng)生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰；粗集料采用甘肅華隴混凝土有限責(zé)任公司生產(chǎn)的碎石，含水率為0.15%，表觀(guān)密度為2 660 kg·m-3；細(xì)集料采用蘭州安寧的河砂，含水率為3.3%，表觀(guān)密度為2 581 kg·m-3，細(xì)度模數(shù)為3.18，屬于中砂；減水劑采用蘭州宏建商品混凝土有限責(zé)任公司提供的聚羧酸高效減水劑，減水率為18%左右，摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為2.1%。

1.3試驗(yàn)方案

在埋置之前，對(duì)試件進(jìn)行初始數(shù)據(jù)采集，包括試件質(zhì)量M，A，B端的超聲波波速VA，VB和長(zhǎng)度方向的超聲波波速V，并且每隔60 d采集1次試件的質(zhì)量和超聲波。由于現(xiàn)場(chǎng)暴露環(huán)境復(fù)雜，不確定因素較多，為確保試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性，盡量減少試驗(yàn)過(guò)程中的誤差，本文分別選取寧夏中衛(wèi)市和中衛(wèi)市興仁鎮(zhèn)2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn)點(diǎn)埋置試件，每個(gè)點(diǎn)埋置3種配合比的試件，每種水膠比的試件3個(gè)，2個(gè)暴露點(diǎn)共18個(gè)試件。

1.4耐久性評(píng)價(jià)參數(shù)和損傷評(píng)價(jià)參數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)混凝土基本性能評(píng)價(jià)常用的指標(biāo)主要有4個(gè)：相對(duì)動(dòng)彈性模量、質(zhì)量損失率、抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度?？紤]到本文試驗(yàn)需收集大量數(shù)據(jù)，抗折、抗壓試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，而相對(duì)質(zhì)量和相對(duì)動(dòng)彈性模量可以對(duì)同一個(gè)試件進(jìn)行多次測(cè)量，同時(shí)也避免了不同試件差異性所帶來(lái)的誤差，所以本文試驗(yàn)參考了文獻(xiàn)[21]設(shè)計(jì)的混凝土耐久性指標(biāo)，選取相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)ω1和相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)ω2作為混凝土試件耐久性評(píng)價(jià)參數(shù)。質(zhì)量用分度值為0.1 g的電子稱(chēng)進(jìn)行測(cè)量，相對(duì)動(dòng)彈性模量用NM4A非金屬超聲波檢測(cè)分析儀測(cè)量。針對(duì)試件A，B端侵蝕環(huán)境及含水率的不同，所測(cè)聲速也會(huì)有差異，所以在每次測(cè)試時(shí)分別測(cè)量每個(gè)試件兩端的超聲聲速，以研究其變化趨勢(shì)。

從圖1～3中可以看出，在現(xiàn)場(chǎng)暴露環(huán)境下，1號(hào)點(diǎn)3種水膠比混凝土試件的60 d相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)ω1都出現(xiàn)了不同程度的波動(dòng)，其中NX13組試件波動(dòng)幅度最大，NX14組試件次之，NX15組試件波動(dòng)最小，該水膠比試件在600 d時(shí)評(píng)價(jià)參數(shù)出現(xiàn)了最大值1.267。從開(kāi)始暴露到120 d時(shí)間段內(nèi)，3組試件相對(duì)質(zhì)量都增加了，且NX14組試件達(dá)到了其在整個(gè)暴露時(shí)間段內(nèi)的最大值1.142，之后3組試件相對(duì)質(zhì)量都開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)式的交替變化。從暴露年限上看，3組試件損傷評(píng)價(jià)參數(shù)第2年（360～720 d）的波動(dòng)趨勢(shì)和頻率與第1年（0～360 d）相似，但增大趨勢(shì)有所減弱。在300 d的時(shí)候，NX13，NX15組試件相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)ω1達(dá)到最大值，分別為1.338，1.104。整體來(lái)看，3組試件相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)雖然都出現(xiàn)了波動(dòng)，但其值基本都在1.0以上，表明在暴露720 d內(nèi)試件的質(zhì)量較室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28 d時(shí)有所增強(qiáng)，究其原因主要是土壤中硫酸鹽的侵入與水化反應(yīng)生成的Ca（OH）2發(fā)生置換反應(yīng)生成石膏，進(jìn)而與先期產(chǎn)物鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石。

3種水膠比試件的A端相對(duì)動(dòng)彈性模量ω2A呈現(xiàn)出前期減小，中期穩(wěn)步增大，后期減小的波動(dòng)趨勢(shì)。NX13和NX15組試件在600 d時(shí)相對(duì)動(dòng)彈性模量達(dá)到最大值0.999和0.840，NX14組試件在660 d時(shí)達(dá)到最大值1.011。B端的相對(duì)動(dòng)彈性模量ω2B呈現(xiàn)出前期減小，中期穩(wěn)定，后期波動(dòng)增大的趨勢(shì)，且在720 d時(shí)相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)都超過(guò)了1.0，表明3種水膠比試件的性能都得到了提升。這主要是因?yàn)橥寥乐星秩氲牧蛩猁}與混凝土中水化產(chǎn)物反應(yīng)生成了硫鋁酸鈣晶體，這些晶體填充在孔隙中，改善了混凝土性能。同時(shí)可以看到，混凝土試件的ω2A，ω2B以NX13組試件的波動(dòng)程度最大，NX14組次之，NX15組最小，且A，B兩端中期波動(dòng)時(shí)的相對(duì)動(dòng)彈性模量極值不同，如在360 d時(shí)A端的ω2為波谷，而B(niǎo)端表現(xiàn)為上升態(tài)勢(shì)，這表明暴露在空氣中的A端和埋在土中的B端損傷劣化機(jī)理不同，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)兩者又表現(xiàn)出同步波動(dòng)。

對(duì)于綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)ωA，ωB，兩者表現(xiàn)出較強(qiáng)的同步性，從開(kāi)始暴露到120 d的時(shí)間內(nèi)，3種水膠比試件的ωA，ωB均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，表明在這段時(shí)間內(nèi)由于受到外界侵蝕環(huán)境的影響，試件性能在降低。之后出現(xiàn)波動(dòng)式的變化，其中第2年（360～720 d）內(nèi)的綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)值比第1年（0～360 d）略高，說(shuō)明在第2年內(nèi)由于內(nèi)部水化反應(yīng)的加強(qiáng)，試件的性能得到了強(qiáng)化。總的來(lái)看，3種水膠比試件的ωA，ωB都在0～1.0范圍內(nèi)波動(dòng)，表明試件在埋置點(diǎn)暴露720 d后均受到了一定程度的損傷。

2.22號(hào)點(diǎn)3種水膠比試件耐久性損傷評(píng)價(jià)參數(shù)

2號(hào)點(diǎn)3種水膠比混凝土試件的相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)、相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)及綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)的變化如圖4～6所示。

從圖4～6中可以看出，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，3種水膠比試件的相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)ω1都表現(xiàn)出波動(dòng)式變化，但與1號(hào)點(diǎn)相比變化幅度不大，都在1.0附近波動(dòng)。從開(kāi)始暴露至180 d的時(shí)間段內(nèi)NX23，NX24組試件的相對(duì)質(zhì)量呈上升趨勢(shì)，ω1達(dá)到了暴露時(shí)間內(nèi)的第1個(gè)峰值1.296和1.120，之后微小波動(dòng)并在420 d和360 d時(shí)ω1出現(xiàn)整個(gè)暴露時(shí)間段內(nèi)的第1個(gè)波谷值1.178和0.999；NX25組試件的ω1持續(xù)增大直至240 d達(dá)到1.061，在360 d時(shí)ω1出現(xiàn)整個(gè)暴露時(shí)間內(nèi)的最小值0.951。從年限上來(lái)看，3種水膠比試件第1年（0～360 d）的波動(dòng)頻率和趨勢(shì)與第2年（360～720 d）基本吻合，但第2年的波動(dòng)較第1年更平緩一些。整體來(lái)看，除了個(gè)別時(shí)間點(diǎn)外，3組試件的ω1均大于1.0，表明在暴露時(shí)間段內(nèi)試件的質(zhì)量均有所增加；3種水膠比試件中以NX23組試件變化最為劇烈，NX24組次之，NX25組最小。

除了NX23組混凝土試件的ω2在60 d內(nèi)出現(xiàn)短暫增大之外，3種水膠比試件A端ω2在前期暴露時(shí)間段內(nèi)均出現(xiàn)了較大幅度降低，達(dá)到了整個(gè)暴露時(shí)間內(nèi)的最小值0.432，0.347和0.510。之后迅速回升，然后保持穩(wěn)定波動(dòng)。在第2年內(nèi)，出現(xiàn)了與第1年頻率與趨勢(shì)相似的波動(dòng)，但波動(dòng)的幅值明顯減小。在此過(guò)程中除NX23組試件在個(gè)別時(shí)間點(diǎn)的ω2A峰值超過(guò)1.0外，其他2種配合比試件的ω2A值均小于1.0，表明NX24，NX25組試件在暴露時(shí)間段內(nèi)性能降低，出現(xiàn)了不同程度的損傷。同A端的相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)一樣，B端的ω2B也出現(xiàn)前期減小然后迅速回升，在穩(wěn)定波動(dòng)一段時(shí)間后繼續(xù)重復(fù)與第1年類(lèi)似的波動(dòng)。同時(shí)也觀(guān)察到B端的ω2B在360～720 d的暴露時(shí)間段內(nèi)呈現(xiàn)出波動(dòng)式穩(wěn)步增大，且在720 d時(shí)NX23，NX24組試件的ω2B均大于1.0，表明試件在第2年內(nèi)性能增強(qiáng)。

3種水膠比試件A，B兩端綜合評(píng)價(jià)參數(shù)ω在0～120 d時(shí)間段內(nèi)均呈下降趨勢(shì)，其中A端下降幅度比B端大，表明初期A(yíng)端受環(huán)境侵蝕作用比B端更加明顯。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，ωA，ωB值回升并保持穩(wěn)定波動(dòng)，在360 d時(shí)又出現(xiàn)一次較大幅度下降之后保持了較穩(wěn)定的增加。同時(shí)觀(guān)察到在第2個(gè)暴露期內(nèi)，不同試件B端的綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)要比A端的波動(dòng)幅度小，這可能是氣候條件對(duì)在空氣中暴露的A端影響更大。

綜上所述，對(duì)比2個(gè)埋置點(diǎn)3種水膠比的試件可以看到，相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)值波動(dòng)較小，除個(gè)別時(shí)間段外其值基本都在1.0以上波動(dòng)，其中水膠比為0.30的試件波動(dòng)幅度最小。如果單純以ω1作為混凝土耐久性評(píng)價(jià)參數(shù)則不能客觀(guān)反映混凝土損傷程度。與ω1相比，相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)ω2則表現(xiàn)出較大的波動(dòng)，2個(gè)埋置點(diǎn)3種水膠比的試件在第1年內(nèi)的波動(dòng)頻率和趨勢(shì)與第2年相似，且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，波動(dòng)幅度越小，究其原因主要是室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28 d的混凝土試件中含有較多未參與水化的游離態(tài)水，在暴露初期，受外界環(huán)境氣候影響，孔隙中游離態(tài)水蒸發(fā)到空氣中，減緩了內(nèi)部的水化；隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，試件中的粉煤灰發(fā)生二次水化反應(yīng)，后期強(qiáng)度發(fā)展較快，在吸收了土壤和空氣中的水分后繼續(xù)水化反應(yīng)，從而提高了試件的強(qiáng)度；對(duì)比2個(gè)埋置點(diǎn)3種水膠比試件發(fā)現(xiàn)，A端的波動(dòng)程度比B端大，表明暴露端受到氣候變化的影響較大；在360～720 d內(nèi)，ω2A下降趨勢(shì)比ω2B陡，這主要是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，埋在土中的B端混凝土與土壤中的SO2-4，HCO-3等離子發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，并與自身水化產(chǎn)生的鋁酸鈣晶體反應(yīng)形成了一種新的硫鋁酸鈣晶體，使得混凝土自身致密程度增加。因此，在研究鹽漬土地區(qū)混凝土損傷破壞時(shí)宜選擇波動(dòng)規(guī)律較好的B端相對(duì)動(dòng)彈性模量進(jìn)行耐久性綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)的計(jì)算。同時(shí)也看到，不同埋置點(diǎn)中，無(wú)論是相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)、相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)還是綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)，水膠比為0.43的試件波動(dòng)最為劇烈，水膠比為0.35的試件次之，水膠比0.30的試件波動(dòng)相對(duì)較平緩些，這說(shuō)明NX15，NX25混凝土試件耐久性最好。

2.3現(xiàn)場(chǎng)暴露混凝土試件微觀(guān)機(jī)理分析

利用SEM掃描電鏡觀(guān)察混凝土試樣在現(xiàn)場(chǎng)暴露環(huán)境下生成水化產(chǎn)物的微觀(guān)形態(tài)，從而進(jìn)一步研究試件在鹽漬土地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)暴露時(shí)其水化產(chǎn)物對(duì)混凝土強(qiáng)度及耐久性能的影響。不同配合比試件A，B端的SEM圖像如圖7～10所示。試驗(yàn)所用的儀器為中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所的JSM5600LV掃描電子顯微鏡，HV分辨率為3.5 nm，LV分辨率為5.0 nm，放大倍數(shù)為18～300 000。本文試驗(yàn)選取5 000倍的SEM圖像進(jìn)行研究。

本文試驗(yàn)所用的膠結(jié)材料有普通硅酸鹽水泥和粉煤灰，主要礦物成分有硅酸二鈣（C2S）、硅酸三鈣（C3S）、鋁酸三鈣（C3A）及鐵鋁酸四鈣（C4AF），其在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)階段發(fā)生水化反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠（CSH）、氫氧化鈣晶體、水化鐵酸鈣凝膠及鋁酸鈣晶體。C2S水化反應(yīng)速度慢，是后期強(qiáng)度增加的主要原因，C3S水化速度快且在反應(yīng)過(guò)程中釋放大量的熱量。28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后將試件埋置在鹽漬土地區(qū)，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，硫酸根離子侵入混凝土中與前期水化產(chǎn)物Ca（OH）2發(fā)生置換反應(yīng)生成石膏。當(dāng)石膏存在時(shí)會(huì)與水化反應(yīng)生成的鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成高硫型水化鋁酸鈣晶體（AFt），簡(jiǎn)稱(chēng)鈣礬石，該晶體呈針狀。在生成鈣礬石過(guò)程中晶體的體積會(huì)增大，產(chǎn)生較大的膨脹壓力導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，也將這種腐蝕稱(chēng)為“E”鹽腐蝕。若石膏在C3A完全水化前消耗完，則AFt與C3A作用生成單硫型水化鋁酸鈣晶體（AFm）。在硫酸根離子濃度很高時(shí)，反應(yīng)生成的CaSO4會(huì)直接在混凝土孔隙中結(jié)晶成石膏，導(dǎo)致液相石灰濃度降低和混凝土體積增大，使得水泥石中膠凝物質(zhì)分解和混凝土開(kāi)裂破壞，稱(chēng)這類(lèi)腐蝕為“G”鹽腐蝕。同時(shí)，粉煤灰中含有活性礦物成分SiO2和Al2O3，這些活性成分也會(huì)與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成硅酸鈣凝膠及鋁酸鈣晶體，期間會(huì)消耗大量的Ca（OH）2，從而減少了其與硫酸鹽反應(yīng)生成石膏的數(shù)量。石膏數(shù)量的減少又會(huì)減少膨脹產(chǎn)物鈣礬石的數(shù)量，與此同時(shí)生成大量CSH無(wú)定形凝膠填充在混凝土孔隙中，增加了混凝土的致密程度，改善了混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。

由圖7～10中可以看出，A，B端斷面處未看到六角形的Ca（OH）2晶體，但有較多的纖維狀、顆粒狀、薄片狀、層狀及短柱狀的膠體，說(shuō)明在暴露期間混凝土試件與粉煤灰中的活性SiO2和活性Al2O3發(fā)生了較充分的二次水化反應(yīng)生成大量水化硅酸鈣（CSH）凝膠。CSH呈無(wú)定形的凝膠相，其化學(xué)成分不固定且結(jié)晶度極差，當(dāng)水泥熟料中的阿利特和貝利特相在溫度和含水量不同時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不同的CSH相。此外，水化產(chǎn)物的形貌還與鈣硅比、熟料的活性、水化時(shí)溶液中離子的過(guò)飽和度有很大的關(guān)系。因此，CSH的形貌較復(fù)雜，呈現(xiàn)出纖維狀、團(tuán)簇顆粒狀、網(wǎng)絡(luò)狀、層狀及短柱狀等眾多形態(tài)。由于混凝土試件長(zhǎng)期暴露在空氣中，生成的Ca（OH）2晶體還會(huì)與環(huán)境中的CO2和H2O反應(yīng)后分解，使得Ca（OH）2含量進(jìn)一步減少。

除了明顯的絮狀、層塊狀及短柱狀的水化硅酸鈣凝膠外，還可以清晰看到少量針狀集合體，這主要是水化反應(yīng)生成的鋁酸鈣晶體與環(huán)境中的硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成了硫鋁酸鈣晶體（鈣礬石）。對(duì)比NX15試件A，B兩端SEM圖發(fā)現(xiàn)，A端有較為致密的層狀結(jié)晶體且顆粒圓滑細(xì)膩，而B(niǎo)端有少量的孔隙，孔隙表面有較多針狀的硫鋁酸鈣晶體，表明先期水化反應(yīng)生成的C3A與硫酸鹽發(fā)生了反應(yīng)使得埋置在土壤中的B端受到硫酸鹽侵蝕作用比A端大許多，腐蝕效果明顯。少量的鈣礬石能夠提高混凝土的性能，這也是混凝土試件初期強(qiáng)度增加的主要原因，但是過(guò)量的鈣礬石會(huì)對(duì)混凝土造成破壞，隨著暴露時(shí)間的增加，混凝土最終會(huì)因硫酸鹽的侵蝕而破壞。此外，這些晶體的形成會(huì)降低過(guò)渡層的孔隙率并改善其性能。這與通過(guò)相對(duì)質(zhì)量、相對(duì)動(dòng)彈性模量及綜合損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)所得出的結(jié)論具有較高的一致性。3結(jié)語(yǔ)

（1）相對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)ω1和相對(duì)動(dòng)彈性模量評(píng)價(jià)參數(shù)ω2能直觀(guān)表征在暴露環(huán)境下混凝土的劣化性能，但單純以1個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)不能客觀(guān)準(zhǔn)確衡量現(xiàn)場(chǎng)暴露混凝土的耐久性，綜合考慮相對(duì)質(zhì)量和相對(duì)動(dòng)彈性模量的優(yōu)化綜合損傷評(píng)價(jià)參數(shù)ω能很好地描述在鹽漬土地區(qū)暴露混凝土的耐久性能。暴露720 d的混凝土試件耐久性能受到劣化但未達(dá)到破壞。

（2）鹽漬土地區(qū)的混凝土受到外界環(huán)境侵蝕作用，隨著暴露時(shí)間的增加，侵蝕作用越來(lái)越明顯。暴露端和埋置端侵蝕劣化稍有不同，埋置在土壤里面的混凝土受到硫酸鹽的侵蝕比暴露在空氣中的混凝土大?；炷猎诹蛩猁}環(huán)境作用下生成針狀的硫鋁酸鈣晶體填充在孔隙中。

（3）鹽漬土地區(qū)混凝土前期水化反應(yīng)是其強(qiáng)度增加的主要原因，后期強(qiáng)度發(fā)展主要是因?yàn)榍捌谒a(chǎn)物鋁酸鈣與硫酸鹽進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣礬石使混凝土致密性增加。粉煤灰的摻入使得二次反應(yīng)較為徹底，在水化產(chǎn)物的微觀(guān)形貌中沒(méi)有看到明顯的Ca（OH）2晶體。

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