Video在线视频

您好 欢迎来到

钢筋混凝土耐久性导论课程

这一节我们简要讲一下

混凝土遭受硫酸盐侵蚀破坏的机理

路老师

我们上节课讲了硫酸盐侵蚀

那么这种硫酸盐侵蚀的反应机理

是什么样子呢

混凝土遭受硫酸盐侵蚀破坏的机理

其实也是非常复杂的

对于过去的大水灰比混凝土

人们主要是认为它遭受了

硫酸盐的化学腐蚀而发生了破坏

对于现代低水胶比的混凝土

部分人认为是遭受了

硫酸盐的表面结晶而发生了破坏

我们又将前者叫做化学侵蚀

将后者我们常叫做物理破坏

这主要是讲

它们在侵蚀破坏机理上的差别

但是实际的现象通常是

你中有我 我中有你 是综合的

路老师

您刚刚讲的这个机理

我觉得还是有一些抽象

能不能再具体一些

给我们讲一下呢

好的

对于我们刚才讲的

硫酸盐的化学侵蚀

可以结合下面这张图

对它进行简要地概括

我们首先来看

这张图的最上面一行

当有硫酸盐

特别是硫酸镁存在的时候

镁离子会与水泥水化产物CSH凝胶

发生反应

导致它发生重构或者是解离

形成含镁的凝胶

导致混凝土的强度丧失

硫酸根还会与CSH凝胶发生反应

生成石膏

造成混凝土发生肿胀开裂

或者强度损失

这两种情况下都可能伴有

类似灰白色物质的析出

与前面讲的碱-骨料反应

在表面上有点相似

但是其破坏机理

和发生的部位是截然不同的

需要大家注意

请大家再看下面这一行

水泥水化产物氢氧化钙

也可以与硫酸盐发生反应

生成石膏

同样会发生上面

类似的破坏的现象

我们接着往下看

如果水泥水化产物中

含有一定量的单硫型硫铝酸钙

也就是大家常说的单硫型钙矾石

那么它们在遭遇硫酸盐后

特别是在有足够水的情况下

就有可能生成钙矾石

导致混凝土发生严重的膨胀破坏

一旦遇到这种情况

特别是大面积发生的时候

结构就不容易修复了

但是庆幸的是

这种情况还是较少碰到的

因为这类的反应

通常需要一定的高温

对于有些大体积混凝土

一定要特别注意

现实情况下并不是十分普遍

所以大家也不必过分地担心

也不能去肆意地夸大

最后如果水泥中含有一些

未水化的铝酸三钙的话

也可能发生上述的反应

生成钙矾石

造成混凝土发生膨胀破坏

这种情况在几十年以前

是可以存在的

但是现在因为严格控制

水泥中的C3A含量

恐怕这种现象

以后就会较少出现了

总之硫酸盐的化学侵蚀主要是

导致水泥水化产物发生变化

造成混凝土强度损失

或者发生开裂破坏

这个是混凝土中CSH凝胶

因硫酸盐侵蚀而发生解离

导致混凝土内部局部

发生开裂的情况

这是混凝土中因硫酸盐侵蚀

而生成的针状钙矾石

需要说明的是

未遭受硫酸盐侵蚀的混凝土中

也会有钙矾石生成

有钙矾石生成并不总会发生膨胀

因此不能一见到有钙矾石

就说是混凝土发生了硫酸盐侵蚀

或坚定地说混凝土

因此而发生了膨胀破坏

这都是不对的

下面再简单提一下

最近二三十年来研究的比较多的

碳硫型硅钙石的破坏

不少学者对此都进行了研究

水泥水化产物或者是矿物

在含有碳酸盐和硫酸盐的环境中

因两者的共同作用

可能会生成含碳和硫的钙矾石

也就是刚才说的碳硫型硅钙石

一旦生成这类的物质

就可以导致混凝土失去强度

这是发生碳硫硅钙石型

破坏的桥柱

和部分破损的混凝土照片

这是碳硫硅钙石产物的部分照片

路老师

这种碳硫硅钙石型破坏

我以前很少听说过

那么这种现象是普遍存在的吗

能生成碳硫硅钙石的环境

或者是场合在实际中

并不是普遍存在的

因为它不仅需要

有硫酸盐和碳酸盐共同存在

它还需要较低的温度

因此对于这类的问题

我们既不能去忽视它

也不能去过分地担心它

路老师

您前面提到混凝土中

可能发生硫酸盐的物理结晶破坏

那这个物理结晶破坏

它究竟是怎样一个过程呢

除了刚才讲的

硫酸盐的化学侵蚀

现代低渗透性的混凝土

常常遇到的是

硫酸盐的物理结晶破坏

这一类的破坏常常发生在

有干湿循环的场合

也就是说当环境中的硫酸盐

不再容易渗入到

混凝土内部的时候

随着环境温湿度的变化

硫酸盐会在混凝土表面

发生结晶膨胀

造成混凝土

由表及里的层层地剥蚀

这种破坏在西部盐碱地

或者是盐湖地区是十分常见的

这是组分相同

水胶比不同的混凝土

在浸泡于相同硫酸盐溶液

六个月后

混凝土表面的剥蚀情况

可以看出随着水胶比的降低

混凝土的表面剥落显著地减轻

需要说明的是硫酸盐的结晶破坏

尽管也有化学反应在里面

但是人们还是

常把它说成是物理破坏

这样一来

混凝土的硫酸盐侵蚀破坏机理

可以大体分为两类

一类是化学反应破坏

一类是物理结晶破坏

路老师

我听说有人将这种硫酸盐破坏

分为内破坏型和外破坏型

那么您能否简单讲一下

这两种破坏形式呢

现在确实常有人

将混凝土的硫酸盐破坏

分为内破坏型和外破坏型

所谓内破坏型

主要是指水泥水化产物

与硫酸盐发生化学反应

而引起的膨胀破坏

它会导致混凝土膨胀开裂和剥落

所谓的外破坏型则主要是指

混凝土因外界环境中的

硫酸盐渗入对混凝土造成的侵蚀

不产生膨胀开裂

但是可以会导致混凝土

粘结性能和强度损失

显然这样的分类

并不是十分科学的

大家简单了解一下就行了

好 这节课就先讲到这里

简要介绍了

混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理