砂浆与混凝土中氯盐和硫酸盐沉积特性及影响因素探究.docxVIP

砂浆与混凝土中氯盐和硫酸盐沉积特性及影响因素探究

一、引言

1.1研究背景与意义

自19世纪20年代波特兰水泥问世以来，混凝土凭借其原材料丰富、便于成型、性能优良且成本低廉等显著优势，成为当今世界上应用最为广泛的建筑材料，在人类社会生活中占据着举足轻重的地位。长期以来，人们普遍认为混凝土是一种坚固耐久的材料，科研工作者也主要将精力聚焦于提高混凝土的强度，并以此作为设计和估算建筑物使用寿命的重要依据。

然而，大量的工程实践表明，因混凝土强度不足而导致建筑物损坏的情况极为罕见，绝大多数建筑物的损坏是由混凝土耐久性不足所致。混凝土的耐久性，是指在使用过程中，在内部或外部、人为或自然因素的作用下，混凝土自身工作能力的一种性能，或者说是结构在设计使用年限内抵抗外部环境或内部本身所产生侵蚀破坏的能力。同时，耐久性也是进行混凝土结构设计时必须考虑的一项重要指标。

当前，混凝土耐久性失效已成为导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因之一。有资料统计显示，由于混凝土结构耐久性病害而造成的经济损失是巨大的，并且耐久性问题也日益受到重视。在工业发达国家，建筑工业总投资的40％以上用于现有建筑结构的修理和维护，60％以下用于新的建筑设施建设。例如，美国1975年由于腐蚀引起的损失达700亿美元，1985年则高达1680亿美元，目前整个混凝土工程的价值约为6万亿美元，而今后用于维修或重建的费用预计将达到3000亿美元；英国英格兰岛中部环形快车道上11座混凝土高架桥，当初建造费2800万英镑，到1989年为维修而耗资4500万英镑，是当初造价的1.6倍，估计今后15年还要耗资1.2亿英镑，累计接近当初造价的6倍。

环境中的侵蚀性盐类是造成混凝土性能劣化的主要原因之一，也是当前混凝土材料耐久性研究领域的一个焦点。可溶性的有害盐类介质对混凝土的破坏主要包括物理和化学两方面的效应。尽管已有不少文献对此进行了报道，并取得了一定的成果，但由于该领域本身的复杂性，仍存在许多问题亟待进一步解决，特别是对于环境中的盐类介质在混凝土中沉积过程及其影响机制的研究成果相对较少。

加强有害离子在混凝土中沉积过程的研究，有助于进一步深入理解有害离子介质在混凝土中的沉积特性及其对混凝土的腐蚀破坏行为，从而为提高混凝土抗盐蚀性能提供理论和技术支持。一方面，能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命的预测，以便选择正确的处理方法；另一方面，可对新建项目采取有效的耐久性设计，合理控制影响结构寿命的内部和外部因素，进而提高工程的设计水平和施工质量。

1.2国内外研究现状

国内外学者针对氯盐和硫酸盐在砂浆、混凝土中的沉积特性开展了大量研究。在氯盐侵蚀方面，研究主要聚焦于氯离子的传输机制，多数学者认为氯离子主要通过扩散、对流和渗透等方式进入混凝土内部。一些学者通过实验研究了不同水胶比、矿物掺合料等因素对氯离子在混凝土中传输的影响，发现降低水胶比和掺入矿物掺合料能有效降低氯离子的扩散系数。在硫酸盐侵蚀研究中，重点关注硫酸根离子与水泥基材料的化学反应，以及对混凝土微观结构和力学性能的影响。研究表明，硫酸根离子与水泥中的水化产物反应生成钙矾石和石膏等膨胀性产物，导致混凝土结构开裂和强度下降。

在氯盐和硫酸盐耦合侵蚀的研究中，发现二者存在相互作用。部分研究指出，硫酸根离子的存在会影响氯离子的传输速率和结合能力，使得混凝土中氯离子的沉积量和分布发生变化。一些学者通过实验研究了不同溶液浓度、浸泡时间等条件下，氯盐和硫酸盐在混凝土中的耦合侵蚀规律，建立了相应的侵蚀模型。

然而，目前的研究仍存在一些不足之处。对于盐类介质在混凝土中沉积过程的微观机理研究还不够深入，缺乏对离子在混凝土孔隙结构中传输和沉积过程的详细描述。现有研究多集中在实验室条件下的模拟试验，与实际工程环境存在一定差异，导致研究成果在实际工程中的应用受到限制。对于复杂环境因素（如温度、湿度、荷载等）对氯盐和硫酸盐沉积特性的综合影响研究较少，难以全面评估混凝土结构在实际服役环境中的耐久性。

1.3研究内容与方法

本研究主要探讨不同因素对氯盐和硫酸盐在砂浆、混凝土中沉积量和沉积速率的影响。具体而言，将研究水胶比、矿物掺合料、溶液浓度以及浸泡处理条件等因素对氯离子、硫酸根离子在砂浆和混凝土内部沉积数量的影响；分析各条件下砂浆和混凝土内部离子沉积速率的变化规律；深入探究氯盐和硫酸盐在砂浆、混凝土中沉积的微观机理，揭示离子与水泥基材料之间的相互作用机制；基于实验结果，建立氯盐和硫酸盐在砂浆、混凝土中的沉积模型，为预测混凝土结构的耐久性提供理论依据。

在研究方法上，本研究采用试验研究和理论分析相结合的方式。在试验研究方面，通过设计一系列对比试验，制