文 献 综 述

1、课题背景

混凝土耐久性已越来越引起各方面的广泛关注，环境作用下影响混凝土结构的材料劣化现象主要是钢筋锈蚀和混凝土腐蚀。引起非力学破坏现象的原因是多种多样的，其中主要原因之一就是由于硫酸盐的侵蚀 ^[1,2]。海洋、盐湖、地下水等环境中大多含有硫酸盐，混凝土组分本身也有可能带有硫酸盐，它们在各种条件下对混凝土产生侵蚀作用，使其发生破坏。如何预防和减轻硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏一直是混凝土耐久性研究的一项重要内容。

自然界的大多数天然水都含有硫酸盐。淡水湖泊和河流中的SO₄^2-质量浓度通常不超过60mg/L，而在地下矿化水中，SO₄^2-的质量浓度相当高，在盐质量浓度为339-359mg/L的海水中，SO₄^2-的质量浓度为2500-2700mg/L。同时，混凝土组分本身也有可能带有硫酸盐，它们在各种条件下会和混凝土发生作用，导致混凝土性能退化甚至破坏 ^［3-6]。因此研究水泥基材料在硫酸盐介质中的性能演化规律，对于如何预防和减轻硫酸盐对混凝土的腐蚀破坏将具有十分重要的意义。

2、混凝土硫酸盐侵蚀机理

混凝土硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学进程，机理十分复杂，其实质是外部环境中的 SO₄^2-与混凝土内水泥石的某些固相组分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物，这些难溶的盐类矿物一方面由于吸收了大量水分子而产生体积膨胀，形成膨胀内应力，当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时就会导致混凝土的破坏 ^[7]，另一方面也可使硬化水泥石中 CH 和 C-S-H等组分溶出或分解，导致混凝土强度和黏结性能损失 ^[8]。对于硫酸盐侵蚀，目前一般分为两类，一类是一般硫酸盐侵蚀，一类是镁盐侵蚀 ^[9]。一般硫酸盐侵蚀指的是环境水中的钠、钾、铵等硫酸盐，它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石、3CaO#183;Al₂O₃#183;3CaSO₄#183;31H₂O）和石膏（CaSO₄#183;2H₂O）。而在硫酸镁溶液中，Mg² 和SO₄^2-都要和Ca(OH)₂发生反应，因此消耗了大量的 Ca(OH)₂ ，使溶液 pH 值下降，为保持溶液 pH，C-S-H 开始分解，生成水化硅酸镁（M-S-H）和石膏，M-S-H 的黏性很差，且强度不高。混凝土的最终破坏就是因为 C-S-H 发生分解，生成 M-S-H，从而导致混凝土强度丧失 ^[10-11]。

3、干湿循环与硫酸盐侵蚀共同作用对混凝土的影响

3.1干湿循环对混凝土的影响

张伟勤等 ^[12]通过试验得出随着干湿循环次数的增多，混凝土的强度早期略有增强，但在后期会递减，主要原因是早期水化使混凝土内部致密从而增加其强度，而在后期由于干湿循环的增多，混凝土强度会呈现递减趋势。乔宏霞，何忠茂等 ^[13]在研究水泥基复合材料力学性能时发现在水中和SO₄^2-溶液中进行的干湿循环，循环结束后混凝土的强度都有下降。这说明干湿循环会对混凝土造成损伤。

3.2干湿循环对混凝土硫酸盐侵蚀的影响