硫酸根离子在混凝土中迁移过程的影响机制研究

硫酸盐侵蚀是造成混凝土劣化的重要原因，也是当今国内外混凝土耐久性研究的热点问题，但由于混凝土硫酸盐侵蚀问题的复杂性，还有很多问题需要进行深入探讨。.本项目拟运用物理化学、混凝土材料科学与介质传输理论等相关知识，采用理论分析与试验测试相结合的研究方法，通过研究典型硫酸盐侵蚀环境下硫酸根离子在混凝土中的分布特征，分析硫酸根离子在混凝土内部迁移过程中与混凝土组分发生的物理化学反应对离子迁移的影响及其相互作用，深入调查迁移过程中硫酸根在混凝土中的沉积量和沉积深度，探明促使硫酸根离子在混凝土中迁移的动力学参数及动力学原理，阐清硫酸根在混凝土中迁移的机制及影响因素，从而构建硫酸根在混凝土中迁移过程的预测模型。.本项目的研究将为进一步提高人们对混凝土硫酸盐侵蚀相关问题的认识，完善混凝土耐久性评价与设计方法具有重要的意义。

硫酸盐侵蚀是造成混凝土劣化的重要原因，也是当今国内外混凝土耐久性研究的热点问题。本项目以受硫酸盐侵蚀的成昆铁路隧道衬砌混凝土以及广州人防工以及地铁等实际项目为工程背景，采用理论分析与试验测试相结合的研究方法，对硫酸根离子在混凝土中的传输过程及其影响机理进行了深入的探讨，取得了以下主要研究成果。. 1、基于现场调研和室内研究，系统分析了隧道等地下工程条件下，硫酸根离子在隧道衬砌混凝土中的传输过程以及衬砌混凝土的劣化原因。揭示了隧道临空面的负压和地下水的渗透压力作用是导致硫酸根离子在衬砌混凝土中传输的主要驱动力。地下水对衬砌混凝土临空面的滤析作用，硫酸根离子在混凝土临空面累计并产生的结晶侵蚀作用，硫酸根离子与水泥水化产物生成的石膏和碳硫硅钙石的化学腐蚀作用是造成混凝土衬砌破坏的主要原因。 . 2、结合实验室研究，探明了环境因素和混凝土自身因素对硫酸根离子传输的影响机制。环境相对湿度增加，硫酸盐溶液在混凝土中的传输速率降低，环境温度增加，硫酸盐溶液在混凝土中的传输速率增大。较低的环境相对湿度和较高的温度条件下（如 RH 30%,40℃条件下），硫酸根离子在混凝土中迁移速率较大。较低的水胶比和适量掺入的矿物掺合料可以有效降低硫酸根离子在混凝土中的传输速率。. 3、揭示了半浸泡条件下由于硫酸根离子在混凝土中的传输，导致混凝土形成了全浸泡区、潮湿区、结晶区和干燥区四个区域。钙矾石和石膏是全浸泡区和潮湿区的主要化学腐蚀产物，硫酸盐晶体是结晶区的主要侵蚀产物。结晶区混凝土的表面蒸发速率大于硫酸根离子迁移的速率，导致结晶区混凝土出现了严重的结晶型侵蚀。. 4、基于硫酸根离子在混凝土中传输速率的研究结果，初步提出了模拟地下工程条件下，硫酸盐在混凝土中传输速率的测试比较的实验室测试方法。.本项目的研究结果为进一步提高人们对混凝土硫酸盐侵蚀相关问题的认识，完善混凝土耐久性评价与设计方法具有一定的意义。