摘要：為研究腐蝕環(huán)境下混凝土耐久性性能變化，開(kāi)展了氯離子腐蝕、硫酸根離子腐蝕和氯離子-硫酸根離子共同腐蝕作用下混凝土耐久性性能變化研究，并對(duì)比分析了單一腐蝕因素對(duì)混凝土耐久性性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在單一因素腐蝕試驗(yàn)下，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中氯離子和硫酸根離子的含量也逐漸降低；在單一因素腐蝕試驗(yàn)下，硫酸鹽離子對(duì)混凝土耐久性的影響要高于氯離子；耦合環(huán)境下混凝土耐久性性能迅速下降，其影響性能要高于硫酸鹽環(huán)境和氯離子環(huán)境。

關(guān)鍵詞：氯離子腐蝕；硫酸根離子腐蝕；氯離子-硫酸根離子共同腐蝕；混凝土；耐久性

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ172.73+3；TU528.33文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2024）10-0073-03

Analysis on durability change of concrete under multi fieldcorrosion coupling

FU Jing

（School of Architecture and Engineering，Zhejiang Changzheng Vocational andTechnical College，Hangzhou 310000，China）

Abstract：In order to study the changes of concrete durability under corrosive environment，this paper carried out astudy on the durability performance of concrete under the action of chloride ion corrosion，sulfate ion corrosion andchloride-sulfate ion joint corrosion，and compared and analyzed the influence of a single corrosion factor on the du?rability performance of concrete. The results showed that under the single factor corrosion test，with the increase ofconcrete depth，the content of chloride ion and sulfate ion in concrete gradually decreased. Under the single factorcorrosion test，the influence of sulfate ion on concrete durability was higher than that of chloride ion. Under the cou?pling environment，the concrete durability decreased rapidly，and its influence performance was higher than that inthe sulfate environment and chloride ion environment

Key words：chloride corrosion；sulfate corrosion；chloride sulfate corrosion；concrete；durability

混凝土耐久性性能變化直接關(guān)乎著混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，因此需要對(duì)混凝土耐久性性能進(jìn)行分析[1-4]。如就玄武巖纖維改善再生混凝土抗氯離子滲透性能研究進(jìn)行了研究[5]。深入分析了荷載裂縫和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)氯離子傳輸過(guò)程的影響[6]。研究了氯鹽干濕循環(huán)作用對(duì)混凝土抗氯離子侵蝕性能及微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響[7]。對(duì)浸泡作用下混凝土硫酸根離子的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了研究[8]。基于Wiener過(guò)程理論的鹽漬土中混凝土損傷演化及壽命預(yù)測(cè)[9]。研究了硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土中內(nèi)部硫酸鹽濃度隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律[10]。以高性能聚丙烯纖維混凝土的力學(xué)性能和持久性能作為主要根據(jù)，展開(kāi)對(duì)高性能聚丙烯纖維混凝土的相關(guān)研究[11]。通過(guò)研究得出添加聚丙烯纖維后混凝土的抗壓、抗折、抗剪強(qiáng)度均得到不同程度的提升，綜合分析可知，0.10%聚丙烯纖維含量的混凝土性能最佳[12]。研究了玄武巖纖維不同體積摻量對(duì)于混凝土力學(xué)性能的影響[13]。

但是相關(guān)研究沒(méi)有考慮氯離子-硫酸根離子共同作用下的混凝土耐久性變化規(guī)律[14-16]。因此，本文著重設(shè)計(jì)了氯離子-硫酸根離子共同作用下的混凝土腐蝕試驗(yàn)，并對(duì)比分析了單一腐蝕因素對(duì)混凝土耐久性性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為今后高性能混凝土的設(shè)計(jì)提供思路。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行制備C50混凝土，其配合比為：水?水泥?砂?石子=0.41?1.0?1.16?2.45。水為普通自來(lái)水；水泥為普通硅酸鹽水泥PkO 42.5 R，該水泥各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的要求；砂、石均滿(mǎn)足JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。將制備成型的混凝土放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其環(huán)境為溫度（25±3）℃，相對(duì)濕度99%以上。

腐蝕環(huán)境試驗(yàn)設(shè)計(jì)：配制腐蝕環(huán)境溶液用水為試驗(yàn)蒸餾水，分別采用國(guó)藥網(wǎng)站上購(gòu)買(mǎi)的MgCl2和MgSO4化學(xué)物質(zhì)溶于蒸餾水中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的氯離子和硫酸根離子腐蝕環(huán)境。

單一腐蝕試驗(yàn)方法：將養(yǎng)護(hù)好的混凝土分別放置質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的氯離子、質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的硫酸根離子的環(huán)境中10、20、30 d后，根據(jù)GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試不同混凝土深度內(nèi)的氯離子和硫酸根離子濃度，分析單一腐蝕環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的影響。

腐蝕環(huán)境試驗(yàn)耦合方法：將養(yǎng)護(hù)好的混凝土放置在8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯離子環(huán)境中12 h，然后再放置在8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸根離子環(huán)境中12 h，記作一次循環(huán)（1 d），以此循環(huán)往復(fù)30次（30 d）后，根據(jù)GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試不同混凝土深度內(nèi)的氯離子和硫酸根離子濃度，分析耦合腐蝕環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的影響。

2結(jié)果與討論

2. 1單一氯鹽環(huán)境下混凝土抗氯離子侵蝕性能

根據(jù)單一腐蝕試驗(yàn)方法，將混凝土試塊放置8%的氯離子環(huán)境中10、20、30 d后，測(cè)試混凝土試塊不同深度的氯離子含量，如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中氯離子的含量也逐漸降低，如當(dāng)腐蝕30 d后，混凝土表面的氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%；當(dāng)混凝土深度為3 mm時(shí)、6 mm、9 mm、12 mm時(shí)，氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%、5.8%、3.3%、2.1%。

當(dāng)混凝土深度一定時(shí)，隨著腐蝕周期的增加氯離子含量也逐漸增加，如當(dāng)混凝土深度為12 mm時(shí)，腐蝕10 d、20d、30 d后，混凝土氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.9%、2.1%。這是因?yàn)榛炷林械乃嗟乃a(chǎn)物Ca（OH）2會(huì)與腐蝕環(huán)境中的MgCl2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成Mg（OH）2、CaCl2等無(wú)膠凝作用的物質(zhì)，降低了混凝土的內(nèi)聚力，導(dǎo)致混凝土疏松，降低混凝土的耐久性[17]。2. 2單一硫酸鹽環(huán)境下混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能變化

根據(jù)單一腐蝕試驗(yàn)方法，將混凝土試塊放置質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的硫酸鹽離子環(huán)境中10、20、30 d后，測(cè)試混凝土試塊不同深度的硫酸鹽離子含量，如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中硫酸鹽離子的含量也逐漸降低，如當(dāng)腐蝕30 d后，混凝土表面的氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%；當(dāng)混凝土深度為3 mm時(shí)、6 mm、9 mm、12 mm時(shí)，氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%、5.8%、3.3%、2.1%。對(duì)比圖1可知，硫酸鹽對(duì)混凝土耐久性的影響要高于氯離子。

當(dāng)混凝土深度一定時(shí)，隨著腐蝕周期的增加硫酸鹽離子含量也逐漸增加，如當(dāng)混凝土深度為12 mm時(shí)，腐蝕10、20、30 d后，混凝土硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.9%、2.1%。這是因?yàn)樗嗟乃a(chǎn)物Ca（OH）2和Al2O3會(huì)與腐蝕環(huán)境中的MgSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成3CaOkAl2O3k3CaSO4k32H2O，即鈣礬石。而鈣礬石的存在會(huì)使得混凝土的體積變大，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)膨脹產(chǎn)生裂縫，降低混凝土的耐久性[18]。

2. 3氯鹽和硫酸鹽耦合環(huán)境下混凝土耐久性性能

根據(jù)耦合腐蝕試驗(yàn)方法，將混凝土試塊放置在8%的氯離子環(huán)境中12 h，然后再放置在8%的硫酸根離子環(huán)境中12 h，總共30 d后，測(cè)試混凝土試塊不同深度的氯離子和硫酸鹽離子含量，如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中氯離子的含量也逐漸降低，如混凝土表面的氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%；當(dāng)混凝土深度為3 mm、6 mm、9 mm、12 mm時(shí)，氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.7%、6.6%、4.6%、3.1%。同時(shí)，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中硫酸鹽離子的含量也逐漸降低，如混凝土表面的硫酸鹽離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%；當(dāng)混凝土深度為當(dāng)混凝土深度為3 mm、6 mm、9 mm、12 mm時(shí)，硫酸鹽離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.9%、7.1%、5.8%、4.2%。

將上述結(jié)果對(duì)比圖1和圖2可知，耦合環(huán)境下混凝土耐久性性能迅速下降，這是因?yàn)樵隈詈檄h(huán)境下，氯離子和硫酸鹽離子會(huì)有一個(gè)互相加速侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)的作用，即在氯離子侵蝕下會(huì)導(dǎo)致混凝土疏松，而在硫酸鹽離子侵蝕下會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，兩者相互作用降低混凝土的耐久性[19-20]。進(jìn)一步根據(jù)微觀(guān)測(cè)試圖也能得到上述結(jié)果，如圖4所示。

圖4（a）為在單一氯離子環(huán)境下30 d后的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖4（b）為在單一硫酸鹽離子環(huán)境下30 d后的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖4（c）為在耦合環(huán)境下30 d后的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，在耦合環(huán)境下混凝土內(nèi)部孔隙最大，硫酸鹽離子環(huán)境下混凝土內(nèi)部孔隙很大，而氯離子環(huán)境下混凝土內(nèi)部孔隙較大。

3結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了單一環(huán)境（氯離子、硫酸根離子）和多場(chǎng)耦合環(huán)境（氯離子-硫酸根離子）對(duì)混凝土耐久性性能影響試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展分析研究，得到了混凝土侵蝕深度與腐蝕離子的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，在單一因素腐蝕試驗(yàn)下，隨著混凝土深度的遞增，混凝土中氯離子和硫酸根離子的含量也逐漸降低；在單一因素腐蝕試驗(yàn)下，硫酸鹽離子對(duì)混凝土耐久性的影響要高于氯離子；耦合環(huán)境下混凝土耐久性性能迅速下降，其影響性能要高于硫酸鹽環(huán)境和氯離子環(huán)境。

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