韓方暉，胡瑾，張海兵

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2. 清華大學(xué)土木工程系，土木工程安全與耐久教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；3. 中國(guó)建筑股份有限公司，北京 100000）

干濕循環(huán)作用下硫酸鹽和氯離子在混凝土中的侵蝕及預(yù)防措施

韓方暉1，胡瑾2，張海兵3

（1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2. 清華大學(xué)土木工程系，土木工程安全與耐久教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；3. 中國(guó)建筑股份有限公司，北京 100000）

本文論述了干濕循環(huán)作用及其對(duì)混凝土的破壞機(jī)理；介紹了干濕循環(huán)作用下硫酸鹽侵入混凝土的作用機(jī)理及影響因素；綜述了混凝土中氯離子傳輸方式及侵入機(jī)理；并給出了提高混凝土抗干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕的途徑。

混凝土；干濕循環(huán)；硫酸鹽；氯離子；侵蝕

水泥混凝土原材料來(lái)源廣泛，適用性強(qiáng)，成為現(xiàn)代使用最廣泛的建筑材料之一，也是當(dāng)前最大宗的人造材料[1]?；炷翍?yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中，如橋梁、水利、公路、大壩、工業(yè)與民用等。據(jù)有關(guān)部門報(bào)道，當(dāng)今世界每年消耗的混凝土量不少于 45 億立方米，而且隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，混凝土的使用量仍會(huì)穩(wěn)定增長(zhǎng)[2]。

隨著高效減水劑的應(yīng)用以及生產(chǎn)技術(shù)的提高，水泥混凝土由低強(qiáng)度發(fā)展到高強(qiáng)度，甚至是超高強(qiáng)度，但是混凝土劣化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早失效，甚至破壞倒塌，混凝土耐久性的問(wèn)題日益突出[3-5]。尤其是處于干濕循環(huán)作用下的混凝土結(jié)構(gòu)受破壞最為嚴(yán)重，如浪濺區(qū)和潮差區(qū)的混凝土構(gòu)件。據(jù)調(diào)查，我國(guó)西部地區(qū)的鹽漬土中含有大量的硫酸鹽，一些水利工程、海洋工程中都普遍存在硫酸鹽侵蝕[6-8]，海水中存在氯離子和硫酸鹽，道路除冰鹽、鹽湖、鹽堿地等都含有大量的氯離子[9-10]，其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)都有一定的侵蝕。相較于位于水位線以下長(zhǎng)期受到侵蝕介質(zhì)作用的混凝土結(jié)構(gòu)，受海浪沖擊的部位、漲落潮所波及區(qū)域及地下水位、庫(kù)水位變動(dòng)區(qū)，由于受干濕循環(huán)作用，造成混凝土處于干濕循環(huán)和硫酸鹽或氯離子侵蝕的雙重作用環(huán)境中[11]，對(duì)混凝土的劣化程度影響更嚴(yán)重。

本文論述了干濕循環(huán)作用和對(duì)混凝土的破壞機(jī)理，介紹了在干濕循環(huán)條件下硫酸鹽侵入混凝土的作用機(jī)理及影響因素，綜述了氯離子的來(lái)源、傳輸方式及侵入機(jī)理，并給出了提高混凝土抗干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕的途徑。

1 干濕循環(huán)作用及對(duì)混凝土的破壞機(jī)理

連續(xù)空氣中干燥狀態(tài)和溶液中浸泡狀態(tài)的交替作用即為干濕循環(huán)作用。這種作用會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)反復(fù)經(jīng)歷干縮和濕脹，最終造成混凝土性能劣化。

混凝土是非均質(zhì)體系，具有滲透性?；炷林糜诘陀陲柡蜐穸鹊沫h(huán)境中會(huì)失去內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生干燥收縮。氣孔和毛細(xì)孔中的水在干燥過(guò)程中會(huì)首先蒸發(fā)，氣孔水的蒸發(fā)不會(huì)造成混凝土的收縮，而毛細(xì)孔水的蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致混凝土的收縮，原因是水的蒸發(fā)會(huì)使毛細(xì)孔形成負(fù)壓，且空氣濕度越低，負(fù)壓值越大，產(chǎn)生的收縮力越大，混凝土越容易收縮開(kāi)裂。毛細(xì)孔中的水蒸發(fā)完后，若混凝土繼續(xù)處于干燥的環(huán)境，則凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，由于分子引力的作用，粒子間距離變小，使凝膠體緊縮[12]。處于干濕循環(huán)作用中的混凝土在空氣中干燥收縮后再遇水會(huì)重新吸水，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生濕脹，這樣混凝土反復(fù)的經(jīng)歷干燥和濕脹，且還有部分的不可逆收縮（有研究表明干濕循環(huán)過(guò)程中仍有 30%～50% 的收縮是不可逆的[12]）。當(dāng)混凝土干燥時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮，產(chǎn)生的收縮較大使混凝土受到約束時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫[13]，裂縫會(huì)增加混凝土的滲透能力，且相互連通的大裂縫與內(nèi)部微裂縫形成網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)使混凝土暴露于各種物理—化學(xué)劣化過(guò)程之中，混凝土抵抗有害侵蝕介質(zhì)的能力降低[14]，這樣就會(huì)加速混凝土的劣化。

2 干濕循環(huán)作用下硫酸鹽在混凝土中的侵蝕

硫酸鹽侵蝕是混凝土耐久性研究的主要內(nèi)容，其對(duì)混凝土的侵蝕劣化涉及到硫酸鹽在混凝土孔隙中的傳輸、硫酸鹽的物理侵蝕導(dǎo)致的結(jié)晶析出、硫酸鹽與水泥水化產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)生成的膨脹性侵蝕產(chǎn)物對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成的破壞等，其侵蝕過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)力學(xué)變化過(guò)程。

2.1 干濕循環(huán)作用下硫酸鹽的侵蝕機(jī)理

混凝土暴露在空氣中自然干燥狀態(tài)和連續(xù)浸泡在硫酸鹽溶液中，這種交替循環(huán)進(jìn)行時(shí)，混凝土遭受到干濕循環(huán)與硫酸鹽的共同作用。

硫酸鹽侵蝕有物理侵蝕作用和化學(xué)侵蝕作用。物理侵蝕作用是當(dāng)混凝土構(gòu)件浸入含有硫酸鹽的溶液時(shí)，硫酸鹽溶液通過(guò)混凝土內(nèi)部的孔隙會(huì)發(fā)生由表及里的遷移，這主要是毛細(xì)管作用。當(dāng)混凝土構(gòu)件處于液面以上時(shí)，即處于干燥狀態(tài)，混凝土內(nèi)部的水分會(huì)蒸發(fā)，這樣硫酸鹽溶液的濃度增大，當(dāng)硫酸鹽溶液的濃度超過(guò)其飽和溶解度之值后就會(huì)在混凝土的孔隙中不斷結(jié)晶，結(jié)晶后體積會(huì)增大，進(jìn)而產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當(dāng)膨脹應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)造成混凝土破壞[15]?；瘜W(xué)侵蝕作用是水硬性硅酸鹽水泥漿體中 Ca(OH)2和鋁相易受硫酸根離子侵蝕，在潮濕狀態(tài)下硫酸鹽與水泥水化產(chǎn)物 Ca(OH)2反應(yīng)生成石膏，有硫酸根存在時(shí)水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣及水化單硫型鋁酸鈣會(huì)轉(zhuǎn)化為鈣礬石，石膏和鈣礬石都會(huì)引起膨脹，且在硫酸鎂侵蝕情況下，Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)槭嗟耐瑫r(shí)會(huì)生成 Mg(OH)2，它不溶解并且會(huì)降低系統(tǒng)的堿度，溶液中沒(méi)有 OH-時(shí)，C-S-H 不再穩(wěn)定且會(huì)受到硫酸鎂溶液侵蝕，硫酸鎂對(duì)混凝土的侵蝕更為嚴(yán)重[16]。且由于干濕循環(huán)作用而產(chǎn)生的鹽結(jié)晶壓力會(huì)使混凝土膨脹開(kāi)裂，開(kāi)裂后硫酸鹽更易侵入混凝土，且侵入的數(shù)量更多，同時(shí)干燥條件下溫度的升高又會(huì)導(dǎo)致 SO42-離子擴(kuò)散速度和化學(xué)侵蝕反應(yīng)加快[12]，即干濕循環(huán)和硫酸鹽侵蝕在混凝土內(nèi)部的孔隙中反復(fù)溶解結(jié)晶，加速了硫酸鹽侵蝕混凝土性能的作用效果，使混凝土劣化的程度大大增加。

2.2 干濕循環(huán)下硫酸鹽侵蝕的影響因素

（1）硫酸鹽種類和濃度

硫酸鹽在混凝土內(nèi)部孔隙中的擴(kuò)散直接受其濃度梯度、電化學(xué)勢(shì)梯度的影響。硫酸鹽的濃度越高，混凝土內(nèi)外的濃度梯度、電化學(xué)勢(shì)梯度就越高[17]，導(dǎo)致擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力增大，就會(huì)有更多的硫酸鹽侵入混凝土內(nèi)部，混凝土強(qiáng)度劣化的趨勢(shì)就越明顯。另外，侵蝕程度還受硫酸鹽種類的影響，在Na2SO4侵蝕情況下，NaOH 作為反應(yīng)的副產(chǎn)品，確保了系統(tǒng)高堿度的連續(xù)性，這對(duì)主要水化產(chǎn)物 C-S-H 的穩(wěn)定至關(guān)重要，但是 MgSO4對(duì)混凝土的侵蝕更嚴(yán)重。

干濕循環(huán)作用及硫酸鹽濃度大小都影響硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物，混凝土在干燥過(guò)程中水分蒸發(fā)導(dǎo)致孔隙中硫酸鹽濃度增大，此時(shí)主要的侵蝕產(chǎn)物為石膏，而鈣礬石的量較少[18,19]。干濕循環(huán)能明顯加速硫酸鹽在混凝土孔隙中的傳輸，加速硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕。當(dāng)硫酸鹽的濃度較低時(shí)其更易于向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，加大擴(kuò)散深度。當(dāng)硫酸鹽的濃度較高時(shí)，侵蝕破壞方式主要是對(duì)混凝土由表及里的溶液侵蝕破壞[20]。

（2）礦物摻合料

礦物摻合料在早期水化過(guò)程中表現(xiàn)為惰性，具有填充效應(yīng)和微骨料效應(yīng)，后期具有火山灰活性，能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，填充混凝土內(nèi)部孔隙，增加混凝土的密實(shí)性；礦物摻合料部分取代水泥后，體系中的 Ca(OH)2和鋁相的含量降低，故可顯著提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力[21]。降低體系的水膠比、使粉煤灰的細(xì)度增加也可提高水泥—粉煤灰復(fù)合膠凝材料抵抗干濕循環(huán)和硫酸鹽侵蝕的能力[22]。但也有研究表明，干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕的耦合作用下，礦物摻合料的摻入并沒(méi)有改善混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，反而使其力學(xué)性能劣化更嚴(yán)重[23]。

（3）混凝土內(nèi)孔隙率和孔徑分布

混凝土抗干濕循環(huán)和硫酸鹽侵蝕性能和其滲透性相關(guān)，而混凝土滲透性大小主要取決于混凝土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)，硫酸根離子在混凝土內(nèi)的滲透能力取決于孔結(jié)構(gòu)的尺寸及其分布。當(dāng)環(huán)境溫度、硫酸鹽濃度一定時(shí)，混凝土孔隙率直接影響硫酸鹽等侵蝕介質(zhì)的遷移?？紫堵试降?，混凝土越密實(shí)，離子自由擴(kuò)散系數(shù)越小。混凝土內(nèi)部孔徑分布不可忽視，細(xì)孔比例較多的混凝土，其抵抗干濕循環(huán)下硫酸鹽侵蝕的能力較強(qiáng)。

另外干濕循環(huán)的頻率、環(huán)境溫度、pH 值、荷載、水泥品種等都會(huì)影響在干濕循環(huán)作用下硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕程度。

3 干濕循環(huán)作用下氯離子在混凝土中的侵蝕

混凝土耐久性問(wèn)題中鋼筋銹蝕引起的結(jié)構(gòu)破壞所占的比例最大，尤其是置于化冰鹽和海水環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度尤為嚴(yán)重。氯離子對(duì)混凝土置于不飽水環(huán)境中的傳輸機(jī)理，尤其是混凝土表層遭受干濕循環(huán)作用時(shí)氯離子在混凝土中的傳輸方式和機(jī)理非常復(fù)雜，混凝土所處的條件不同，氯離子侵入機(jī)理也不同[24]。

3.1 氯離子的傳輸方式

（1）毛細(xì)管吸附

在濕度梯度作用下，氯離子隨著水一起進(jìn)入混凝土內(nèi)部孔隙。毛細(xì)管吸附是氯離子在不飽和混凝土中的主要傳輸方式?；炷帘砻娓稍锖笤俳佑|含氯離子的溶液，如海水等，將通過(guò)毛細(xì)管吸附作用侵入到混凝土內(nèi)部。且混凝土表面越干燥，則其毛細(xì)管吸附作用越明顯?；炷羶?nèi)部孔隙中游離水的含量和混凝土孔結(jié)構(gòu)決定毛細(xì)管作用的大小。

（2）滲透

在壓力作用下，氯離子和水將在混凝土內(nèi)部遷移，置于穩(wěn)定水位線以下的飽水部分長(zhǎng)期經(jīng)受侵蝕溶液的作用，水頭壓力為氯離子溶液在混凝土內(nèi)部的滲透動(dòng)力，且水頭壓力越大，則滲透作用越顯著，氯離子對(duì)混凝土的侵蝕越嚴(yán)重。

（3）擴(kuò)散

混凝土表面和內(nèi)部的氯離子濃度不同，氯離子會(huì)從濃度較高的部位向濃度低的部位發(fā)生遷移，擴(kuò)散的動(dòng)力即濃度的差異。

（4）電遷移

存在電場(chǎng)作用時(shí)，氯離子將在電解質(zhì)溶液中傳輸，在混凝土中氯離子會(huì)向電位高的方向遷移。

防轉(zhuǎn)裝置主要是固定浮盤在規(guī)定位置，若浮盤發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，一則會(huì)影響對(duì)儲(chǔ)罐的正常的檢尺、采樣等操作，二則浮盤隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，浮盤支腿會(huì)與儲(chǔ)罐內(nèi)擴(kuò)散管、調(diào)合噴嘴等發(fā)生撞擊，進(jìn)而損壞支腿及浮盤，引發(fā)浮盤嚴(yán)重變形甚至損壞。出現(xiàn)防轉(zhuǎn)裝置損壞的，①施工質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，驗(yàn)收不到位，防轉(zhuǎn)固定點(diǎn)與罐底焊接部位開(kāi)脫導(dǎo)致浮盤移位；②儲(chǔ)罐內(nèi)物料對(duì)固定點(diǎn)形成腐蝕，清罐作業(yè)時(shí)作業(yè)人員對(duì)固定點(diǎn)造成損壞；③日常檢查維護(hù)不到位，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.2 干濕循環(huán)作用下氯離子的侵蝕機(jī)理

混凝土表層孔隙中的氯離子在干濕循環(huán)作用下向混凝土內(nèi)部遷移的方式主要是擴(kuò)散。進(jìn)行的前提條件是其具有一定的濕度。混凝土表層孔隙中的水在干燥狀態(tài)下會(huì)有不同程度的蒸發(fā)，且當(dāng)氯離子擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部某一深度使孔隙中溶液達(dá)到飽和就會(huì)發(fā)生結(jié)晶析出?；炷猎诟稍锖统睗襁^(guò)程中，氯離子不斷的向其內(nèi)部遷移，而距表層一定深度中的水分向外遷移。再一次接觸海水時(shí)，則有更多含氯離子的溶液進(jìn)入到混凝土內(nèi)部。經(jīng)過(guò)一次干濕循環(huán)作用，在混凝土中形成一個(gè)由表層向內(nèi)部逐漸遞減的濃度差。干濕循環(huán)次數(shù)越多，氯離子濃度差越大，氯離子侵入混凝土的深度越大?；炷帘韺咏?jīng)常會(huì)受到雨水的沖刷，孔隙將變得短直且開(kāi)放，這樣在距離表層一定深度氯離子濃度達(dá)到最大值，也有一定量的氯離子由混凝土內(nèi)部向外部擴(kuò)散，但混凝土再一次經(jīng)歷干燥作用又會(huì)有水分蒸發(fā)，而含氯離子的鹽分在混凝土孔結(jié)構(gòu)中不能流出而留在混凝土內(nèi)部，這樣氯離子就會(huì)逐漸侵入到混凝土深層。干濕循環(huán)次數(shù)越多，氯離子侵蝕的深度越大，侵蝕程度越大，當(dāng)有足夠多的氯化物到達(dá)鋼筋表面時(shí)就會(huì)破壞鋼筋鈍化膜，形成腐蝕電池，使鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)劣化，且干燥程度越深以后再潤(rùn)濕可以更多、更深地帶進(jìn)氯化物[26]。

干濕循環(huán)條件下，氯離子傳輸?shù)臋C(jī)理主要是毛細(xì)管孔隙的吸收作用，其傳輸速度遠(yuǎn)大于飽水混凝土內(nèi)外氯離子濃度差引起的離子擴(kuò)散速度[27]。干濕循環(huán)條件加速氯離子向混凝土內(nèi)部的擴(kuò)散，且氯離子的擴(kuò)散作用和孔吸附作用均隨水灰比的增大而增強(qiáng)[28]。干濕循環(huán)狀態(tài)下，氯離子在混凝土中的傳輸速率，取決于傳輸介質(zhì)的氯鹽濃度、干濕循環(huán)次數(shù)以及濕潤(rùn)過(guò)程結(jié)束時(shí)與風(fēng)干過(guò)程結(jié)束時(shí)的濕含量差[29]。

4 混凝土干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕的防治措施

為了防止混凝土在干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕作用下發(fā)生破壞，可以在混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)、施工等方面采取一些措施。

（1）保證原材料質(zhì)量

所使用的水泥 C3A 的含量要低，且使 C3S 的含量控制在一定范圍。主要原因是水泥漿體中 Ca(OH)2和鋁相易受硫酸鹽的侵蝕。要嚴(yán)格控制海砂作為混凝土骨料時(shí)的質(zhì)量和摻量，對(duì)海砂要進(jìn)行淡化處理，必須檢測(cè)氯離子的含量，嚴(yán)格控制在國(guó)家指標(biāo) 0.06% 以內(nèi)。在鋼筋混凝土中決不能使用海水作為拌合用水[30]。

（2）摻入礦物摻合料和外加劑

常用的礦物摻合料有礦渣、粉煤灰、硅灰、石灰石粉等，摻入礦物摻合料部分代替水泥，使混凝土中 C3S、C3A 的含量降低，減輕了氯離子和硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕。礦物摻合料發(fā)生火山灰反應(yīng)會(huì)消耗水泥的水化產(chǎn)物 Ca(OH)2，則減少了 Ca(OH)2的含量，硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物生成的可能性大大降低，且由于 Ca(OH)2減少，混凝土內(nèi)部堿度降低，鈣礬石生成與穩(wěn)定存在的難度增加，生成石膏的數(shù)量也大大減少。礦物摻合料發(fā)生火山灰反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物填充混凝土內(nèi)部孔隙，提高了混凝土的密實(shí)性，抵抗干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕的能力增強(qiáng)。多元礦物摻合料復(fù)摻，發(fā)揮各組分間的火山灰復(fù)合效應(yīng)及微骨料復(fù)合效應(yīng)能改善混凝土的性能[31]。使用外加劑是提高混凝土耐久性的有效措施之一，高效減水劑能大幅度降低水膠比，提高混凝土強(qiáng)度和密實(shí)性；引氣劑在混凝土中引入大量均勻的微小封閉氣泡，對(duì)各種有害物質(zhì)的滲入起到阻隔作用[32]。

（3）摻入聚丙烯纖維

在混凝土中加入聚丙烯纖維能減少泌水，改善和易性、抑制混凝土原生裂縫產(chǎn)生及發(fā)展、提高混凝土抗?jié)B性和極限拉伸應(yīng)變等方面發(fā)揮良好的改善作用[10]，故而有利于提高混凝土的抗硫酸鹽、氯離子侵蝕及干濕循環(huán)性能。

（4）提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性

保證混凝土低滲透性是抵抗干濕循環(huán)和硫酸鹽、氯離子侵蝕的重要措施[33]。在澆筑過(guò)程中要加強(qiáng)振搗，使混凝土足夠密實(shí)。養(yǎng)護(hù)制度也很重要，澆筑完成后要覆蓋養(yǎng)護(hù)，防止水分蒸發(fā)造成混凝土結(jié)構(gòu)早期開(kāi)裂。另外，可通過(guò)降低混凝土的水灰比，使混凝土的孔隙率減小，通過(guò)使用減水劑來(lái)改善混凝土的和易性，從而提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性。

（5）加厚混凝土保護(hù)層，加大混凝土構(gòu)件截面

硫酸鹽、氯離子通過(guò)混凝土內(nèi)部的孔隙侵入，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。暴露于腐蝕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定了最小混凝土保護(hù)層厚度，但在可能的條件下盡量使混凝土保護(hù)層厚度增大，使腐蝕介質(zhì)侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)間延緩，且對(duì)鋼筋銹蝕膨脹應(yīng)力有一定的約束作用，對(duì)鋼筋和混凝土的粘結(jié)力亦有利[33]。在受干濕循環(huán)和硫酸鹽或氯離子雙重作用的部位要加大混凝土構(gòu)件截面，這樣提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

（6）混凝土表面保護(hù)措施

在干濕循環(huán)作用和硫酸鹽、氯離子侵蝕破壞比較嚴(yán)重的區(qū)域或者重要的混凝土構(gòu)件，可以覆蓋防水薄膜或覆蓋不透水混凝土拌合物的厚罩面，如摻加聚合物乳液的硅酸鹽水泥砂漿、瀝青混凝土抗磨面等。涂層保護(hù)鋼筋可以防止鋼筋銹蝕，如采用鍍鋅做陽(yáng)極涂層，采用環(huán)氧涂層做阻隔作用。也可對(duì)混凝土表面進(jìn)行碳化處理，生成難溶的碳酸鈣外殼。或?qū)炷帘砻嫱克⒂袡C(jī)高分子涂層材料進(jìn)行防腐處理，如硅橡膠乳液、EVA、水溶性環(huán)氧、純丙、氯丁等。

[1] 吳中偉，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1999: 1-2．[2] 姚燕，王玲，田培．高性能混凝土[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006: 1-8．

[3] 繆昌文，劉加平，劉建忠．外加劑對(duì)混凝土耐久性的影響[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006,36 sup(Ⅱ):253-258.

[4] 覃維祖．混凝土耐久性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向[J]．建筑技術(shù)，2001,32(1): 12-14．

[5] 陳改新．混凝土耐久性的研究、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2009, 7(2):280-285．

[6] 梁詠寧，袁迎曙．硫酸鹽侵蝕環(huán)境因素對(duì)混凝土性能退化的影響[J]．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005, 34(4): 452-457．

[7] 王琴，楊鼎宜，鄭佳明．干濕交替環(huán)境下混凝土硫酸鹽侵蝕的試驗(yàn)研究[J]．混凝土，2008,(6): 29-31．

[8] 孫迎召，牛荻濤，姜磊等．干濕循環(huán)條件下混凝土硫酸鹽侵蝕損傷分析[J]．硅酸鹽通報(bào)，2013, 32(7): 1405-1409．

[9] 牛荻濤．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預(yù)測(cè)[M]．北京：科學(xué)出版社，2003: 1-7．

[10] 王磊．聚丙烯纖維混凝土在干濕循環(huán)條件下的耐久性研究[D]．西安：西安科技大學(xué)，2011: 15-16．

[11] 陳春雷，邵林，鄭建軍．干濕循環(huán)下混凝土中氯離子的一些擴(kuò)散特性[J]．混凝土，2009, (3): 21-23．

[12] 嚴(yán)海彬．硫酸鹽侵蝕及干濕循環(huán)條件下改善混凝土耐久性的措施研究[D]．重慶：重慶交通大學(xué)，2010: 10-11．

[13] S.H.Kosmatka，錢覺(jué)時(shí)等譯．混凝土設(shè)計(jì)與控制[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，2005．

[14] 王琴．混凝土在干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕雙重因素作用下的損傷研究[D]．揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2008: 13-14．

[15] 吳慶，汪俊華，吳公勛．混凝土硫酸鹽侵蝕雙因素影響及干濕循環(huán)與連續(xù)浸泡差異分析[J]．四川建筑科學(xué)研究，2010, 36(6): 192-194．

[16] P. Kumar Mehta, Paulo J. M. Monteiro著．覃維祖，王棟民，丁建彤譯．混凝土微觀結(jié)構(gòu)、性能和材料[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2008: 100-101．

[17] 袁曉露，李北星，崔鞏等．干濕循環(huán)—硫酸鹽侵蝕下混凝土損傷機(jī)理的分析[J]．公路，2009, (2): 163-166．

[18] Tixier R, Mobasher. Modeling of damage in cement-based materials subjected to external sulfate attack. I: formulation [J]. Journal of Materials in Civil Engineering.2003, 15(4): 305-313.

[19] Tixier R, Mobasher. Modeling of damage in cement-based materials subjected to external sulfate attack. II: comparison [J]. Journal of Materials in Civil Engineering.2003, 15(4):314-322.

[20] 李鳳蘭，馬利衡，高潤(rùn)東，等． 侵蝕方式對(duì)硫酸根離子在混凝土中傳輸?shù)挠绊慬J]．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010, 27(3): 62-65．

[21] Irassar E F, Maio A D, Batic O R.Sulfate attack on concrete with mineral admixtures [J].Cement and Concrete Research , 1996 , 26 (1): 113-123.

[22] 石明霞，謝友均，劉寶舉．水泥—粉煤灰復(fù)合膠凝材料抗硫酸鹽結(jié)晶侵蝕性[J]．建筑材料學(xué)報(bào)，2003, 6(4): 350-355.

[23] Sahmaran M, Erdem T K, Yaman I O. Sulfate resistance of plain and blended cements exposed to wetting-drying and heating-cooling environments [J]. Construction and Building Materials.2007, 21(8): 1771-1778.

[24] 孫繼成．應(yīng)力及干濕循環(huán)作用下氯離子在混凝土中的滲透性研究[D]．北京：中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院，2013: 16-18．

[25] 郝曉麗．氯腐蝕環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預(yù)測(cè)[D]．西安：西安建筑科技大學(xué)，2004:9-10．

[26] 段付珍．干濕循環(huán)機(jī)制下混凝土氯離子侵蝕試驗(yàn)研究[D]．西安：西安科技大學(xué)，2011:12-13．

[27] 姬永生，袁迎曙．干濕循環(huán)作用下氯離子在混凝土中的侵蝕過(guò)程分析[J]．工業(yè)建筑，2006, 36(12):16-19．

[28] 衛(wèi)軍，余璟，董榮珍，等．干濕循環(huán)條件下混凝土內(nèi)氯離子輸運(yùn)機(jī)理研究[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006, S2: 150-153．

[29] 喬巍，姬永生，張博雅，等．海洋潮汐區(qū)混凝土中氯離子傳輸過(guò)程的試驗(yàn)室模擬方法[J]．四川建筑科學(xué)研究．2012, 38(3): 224-229．

[30] 李英．沿海地區(qū)混凝土耐久性問(wèn)題的思考和建議[J]．浙江建筑，2002, (3): 43-44．

[31] 黃維蓉，楊德斌，周建庭．復(fù)摻技術(shù)對(duì)混凝土抗硫酸鹽干濕循環(huán)性能的影響[J]．重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012, 31(2): 243-251．

[32] 葛勇，袁杰，楊文萃，等．粉煤灰混凝土抗硫酸鈉溶液凍融-干濕循環(huán)性能[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,30(6): 33-36．

[33] P. Kumar Mehta, Paulo J. M. Monteiro著．覃維祖，王棟民，丁建彤譯．混凝土微觀結(jié)構(gòu)、性能和材料[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2008: 114-115．

[通訊地址]北京市海淀區(qū)學(xué)院路丁 11 號(hào)（100083）

Erosion of sulfate and chloride ions in concrete under dry-wet cycle condition and preventative measures

Han Fanghui1, Hu jin2, Zhang Haibing3
(1. School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. China State Construction Engineering Corporation, Beijing 100000, China)

In this paper, the effect of dry-wet cycle and the failure mechanism of sulfate attack on concrete are discussed, the mechanism and inf l uence factors of sulfate intrusion under the dry-wet cycle condition are described, the transmission and intrusive mechanism of chloride ions in concrete are reviewed, the ways to improve the resistance of dry-wet cycle and sulfate, chloride ions erosion in concrete are given.

concrete; dry-wet cycle; sulfate; chloride ions; erosion

韓方暉，博士研究生，研究方向?yàn)榛炷敛牧稀?/p>