戰(zhàn)美秋 齊 檸 李 梅

1吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院（130118） 2長(zhǎng)春工程學(xué)院建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院（130021）

混凝土的破壞程度與環(huán)境中硫酸鹽的含量、水分流動(dòng)、水泥種類(lèi)、混凝土性能及溶液在混凝土中的傳輸機(jī)理等因素有關(guān)。隨著硫酸鹽的侵蝕，硬化水泥不斷分解和失去強(qiáng)度，這對(duì)我國(guó)部分地區(qū)尤其是沿水沿湖地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施造成了巨大的硫酸鹽侵蝕風(fēng)險(xiǎn)，尤其對(duì)隧道、建筑地基、護(hù)坡及地下管廊工程等造成較大的危害。實(shí)驗(yàn)室研究中使用的侵蝕性環(huán)境和測(cè)試方法并非基于對(duì)實(shí)際損害工程的分析，甚至高度任意和主觀，從而導(dǎo)致許多不切實(shí)際情況和矛盾的結(jié)果和理論分析。

1 混凝土硫酸鹽侵蝕的實(shí)驗(yàn)室研究

混凝土硫酸鹽侵蝕是指水泥水合產(chǎn)物與外部硫酸鹽環(huán)境、內(nèi)部混凝土中的硫酸鹽之間一系列復(fù)雜且相交的物理化學(xué)過(guò)程。混凝土的硫酸鹽侵蝕是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，不可能完全在侵蝕現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。為加速測(cè)試過(guò)程，實(shí)驗(yàn)室通常采用較嚴(yán)格的測(cè)試條件，如高濃度的硫酸鹽溶液，徹底改變干燥和澆水周期，使用中性硫酸鹽溶液（pH值為7）研究。但事實(shí)上，加速的實(shí)驗(yàn)室研究未能在實(shí)際工程中正確反映硫酸鹽侵蝕惡化過(guò)程的實(shí)際過(guò)程[1]。

2 混凝土硫酸鹽侵蝕的機(jī)理

水泥水合產(chǎn)物主要是水合硅酸鈣（C·S·H）、氫氧化鈣（CH）、水合鋁鈣（C·A·H）、鈣礬石（AFT）和一硫化氫水合硫酸鋁鈣（AFT），其中的三種水合產(chǎn)物不能在硫酸鹽環(huán)境中穩(wěn)定存在，并且會(huì)發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生化學(xué)侵蝕產(chǎn)物：

主要的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物是：石膏、鈣礬石、硫鋁石、氫氧化鎂和硅膠。石膏和鈣礬石是硫酸鹽侵蝕中最常見(jiàn)的兩種化學(xué)侵蝕產(chǎn)物，氫氧化鎂和硅膠是硫酸鎂腐蝕的產(chǎn)物[2]。氫氧化鈣產(chǎn)生石膏的化學(xué)反應(yīng)如下：

外部侵蝕環(huán)境中的pH值和硫酸鹽濃度，尤其是pH值，在混凝土硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物和侵蝕機(jī)理中起著重要作用。表1列出了侵蝕環(huán)境濃度和形成石膏、鈣礬石和亞硫酸氫鹽的pH值的邊界條件。

表1 侵蝕環(huán)境濃度和形成石膏、鈣礬石和亞硫酸氫鹽的pH值的邊界條件

3 不同硫酸鹽對(duì)混凝土侵蝕的影響

水泥水合產(chǎn)物相比，通過(guò)硫酸鎂與水泥水合產(chǎn)物之間的反應(yīng)，還生成了氫氧化鎂MSH （3MgO·2SiO2·2H2O）和、無(wú)定形二氧化硅（SiO2·2H2O）、石膏和鈣礬石。氫氧化鎂是一種微溶堿，其產(chǎn)生會(huì)降低溶液中OH的含量，從而降低整個(gè)溶液的pH值，進(jìn)一步導(dǎo)致嚴(yán)重的脫鈣反應(yīng)，使CSH凝膠分解[3]。除了鈣礬石和石膏的反應(yīng)外，其他主要反應(yīng)還包括：

4 結(jié)論

文章對(duì)所提出的混凝土硫酸鹽侵蝕進(jìn)行了邏輯分析，并探討了實(shí)驗(yàn)室研究與工程實(shí)例的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后提出了相應(yīng)的侵蝕機(jī)理。