硫酸盐腐蚀对混凝土强度的影响研究

２０１５年第４期　（第４３卷）　黑龙江水利科技　Ｎｏ．４．２Ｏ１５　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．４３）　文章编号：１００７—７５９６（２０１５）０４—００２５—０２　硫酸盐腐蚀对混凝土强度的影响研究　杨冬鹏　（１．东北大学，沈阳１１０００４；２．辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳１１０００６）　摘要：为了研究不同浓度硫酸盐以及腐蚀时间对混凝土力学性能的影响，在不同浓度硫酸盐　溶液中对混凝土进行腐蚀，对不同腐蚀时间的混凝土进行单轴抗压试验，研究了硫酸盐腐蚀过　程中，混凝土抗压强度的变化，结果表明：在同一浓度硫酸盐溶液腐蚀过程中，随腐蚀时间增　加，混凝土单轴抗压强度先增加后减少；在腐蚀前期，硫酸盐浓度越高，混凝土强度越高；在腐　蚀后期，硫酸盐浓度越低，强度越高。　关键词：混凝土强度；硫酸盐；腐蚀方法；腐蚀时间；单轴抗压试验　中图分类号：ＴＵ５２８　文献标识码：Ｂ　我国正在进行大规模的混凝土工程建设中，对　度分别为０％，５％，１０％，１５％的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ共４组硫　混凝土的安全性能和使用性能提出更高的要求。然　酸钠溶液，将制备好的试样在标准养护条件下养护　而随着混凝土结构使用环境的日益恶化，环境因素　７　ｄ后，浸泡在配制好的溶液中，不同浓度硫酸钠溶　中温度、湿度、水位变化和酸碱盐等腐蚀介质的侵　液中浸泡１０组试样，之后放置在标准养护室中进行　蚀，导致混凝土工程过早地出现老化危害问题，已逐　养护。　渐引起土木工程界的普遍关注…。硫酸盐通过地下　水和空气扩散到混凝土中，导致混凝土材料发生损　伤、开裂。混凝土损伤后，抗压强度会降低，严重影　３试验方法　加载试验在辽宁省水利水电勘测设计研究院的　加载速率为０．５　ＭＰａ／ｓ。　响混凝土的耐久性。因此如何预防和减轻硫酸盐对　电液伺服压力机上进行的，混凝土的腐蚀破坏、提高混凝土的使用寿命将具有　４实验结果　十分重要的意义。本文在试验的基础研究了腐蚀液　的浓度、养护时间对混凝土抗压强度影响。　分别将在４种不同浓度的硫酸钠溶液中养护的　试样，在腐蚀０　ｄ、３０　ｄ、６０　ｄ、９０　ｄ、１２０　ｄ、１５０　ｄ、　１８０　ｄ、２４０　ｄ、２７０　ｄ后进行单轴抗压试验，结果如　１试样的制备　　参照ＳＬ３５２－－２００６《水工混凝土试验规程》，共　表２。表２不同浓度的硫酸钠溶液腐蚀的　制作试样４０组，尺寸为１５０　ｍｍ×１５０　ｍｍ×１５０　ｍｍ，　试样在不同腐蚀时间的抗压强度　其中混凝土材料用量见表１。　表１混凝土试件材料用量表　硫酸钠浓度　Ｏ％　５％　ｌ０％　ｌ５％　２腐蚀方法　５结果分析　采用实验室加速腐蚀的试验方法，配制质量浓　５．１混凝土单轴抗压强度与养护时间以及硫酸盐　［收稿日期］２０１５—０１—０７　［作者简介］杨冬鹏（１９８１一），男，辽宁阜新人，工程师。　一２５一　２０１５年第４期　（第４３卷）　黑龙江水利科技　Ｎｏ．４．２０ｌ５　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．４３）　浓度的关系　龟乏囊精出　嚣料刊瓣聪　加的不利因素。在这个阶段中，强度增加的有利因　不同浓度硫酸钠溶液腐蚀的混凝土强度与龄期　素要强于不利因素，因此强度随时问缓慢增加，但是　的关系如图１，在硫酸钠浓度为０的溶液中养护的混　有利因素逐渐减弱，不利因素逐渐增强。硫酸盐的　的　蚰　帕　骑　∞　ｍ　ｏ　凝土强度随时问的推移，强度逐渐增加，在０～５０　ｄ　浓度越低，第二阶段维持的时间越长，相反，硫酸盐　内强度迅速增长，５０～１５０　ｄ内，混凝土强度增长缓　的浓度越高，混凝土的最大强度越大。　慢，１５０　ｄ以后混凝土强度又开始快速增长　在第三阶段内，混凝土强度增加的不利因素要　强于有利因素，混凝土的强度随时间增加而降低。　硫酸盐浓度越高，产生的腐蚀产物越多，由膨胀而产　生的开裂也就越多，因此强度降低的也就越多。　５．２强度与应变关系　图２给出了混凝土在硫酸盐浓度为１５％溶液腐　蚀的不同时期的应力一应变曲线，３条曲线分别腐蚀　０、９０、２７０　ｄ，分别代表腐蚀前期、中期、后期的典型应　Ｏ　ＳＯ　ｌ舶　１５Ｏ　２加　２５ｏ　５∞　力一应变关系。可以发现，随着腐蚀时间的增加，混　凝土的弹性模量先增加后减小，峰值应变先减小后　增加，这与强度变化关系一致，所以说适当浓度的硫　囊憧时弼，ｄ　图１　在４组不同浓度硫酸盐溶液中腐蚀的　混凝土强度与腐蚀时间的关系图　从图１中可以发现，混凝土试样的抗压强度随　酸盐腐蚀，可以增加混凝土的前期腐蚀。　时间的变化趋势分为３个阶段，在硫酸钠浓度为０　的溶液中腐蚀的试样，随着养护时间的增加，抗压强　度呈增加趋势，在第一阶段内，混凝土试样的抗压强　度随时间增加而快速增长；在第二阶段内，混凝土试　样的抗压强度随时间增加而缓慢增长；在第三阶段　内，混凝土试样的抗压强度随时间增加而基本保持　不变。在浓度为５％、１０％、１５％硫酸钠溶液中腐蚀　Ｗ　Ｉ　＂　¨　１　的混凝土试样的抗压强度与时间的关系为：在第一　阶段内，混凝土试样的抗压强度随时间增加而快速　应变／％　图２混凝土在不同腐蚀时间的应力～应变曲线　增长；在第二阶段内，混凝土试样的抗压强度随时间　６　结论　增加而缓慢增长；在第三阶段内，混凝土试样的抗压　综上所述，得到以下结论：①在硫酸盐对混凝土　强度随时间增加而逐渐减低。　的腐蚀前期，由于腐蚀产物，会增加混凝土的强度，　在第一阶段内，４组溶液中腐蚀的混凝土试样强　硫酸盐浓度越高增加效果越明显；②在硫酸盐对混　度均随时间增加而快速增长，这是因为水泥发生水　凝土的腐蚀中期，混凝土强度随时间增加而缓慢增　化发生反应，强度增加，还可以发现混凝土试样强度　加，硫酸盐浓度越低，增加时间越长，但混凝土的最　与硫酸钠溶液浓度成正比，这是因为硫酸盐腐蚀产　高强度越低；③在硫酸盐对混凝土的腐蚀后期，混凝　物石膏和钙矾石会填充混凝土的缝隙使得混凝土更　加密实，强度增加。硫酸盐浓度越高，腐蚀混凝土的　缝隙中充填的产物越多，强度越高。　在第二阶段内，混凝土试样的抗压强度随时间　增加而缓慢增长，一方面水泥水化反应继续进行，增　土强度随时间增加而迅速降低，硫酸盐浓度越高，混　凝土强度越低越明显；④适当浓度的硫酸盐环境，有　利于提高混凝土的力学性能。　参考文献：　［１］马孝轩．我国主要土壤对混凝土材料腐蚀性分类［Ｊ］．混　凝土与水泥制品，２００３，６（１２）：６—７．　［２］卢木．混凝土耐久性研究现状和研究方向［Ｊ］．工业建　筑，１９９７，２７（０５）：１—６．　加混凝土的强度，这是强度增加的有利因素；另一方　面随着腐蚀的不断进行，混凝土中生成的腐蚀产物　体积开始膨胀，造成的晶体压力超过混凝土的抗拉　强度使之开裂，这会降低混凝土的强度，这是强度增　一２６一