分析硫酸鹽腐蝕混凝土構件損傷檢測

文/孫賀雙 梁超，中國水利水電第八工程局有限公司

硫酸鹽會對混凝土構建造成較為嚴重的腐蝕，該現象在許多建筑工程中都有所呈現。雖然人們已經意識到了研究硫酸鹽對混凝土構建侵蝕的重要性，但是現階段并未有一個被人們一致認同的標準，因此，要做好相應的研究工作是必要的。

1 硫酸鹽腐蝕來源

1.1 大氣中硫酸鹽腐蝕

大氣中的硫酸鹽腐蝕指的是SO2氣體，在特定溫度下，由氣態轉變為液態，最終形成酸雨，從而將腐蝕混凝土結構。不同地區酸雨的來源也會有所不同，酸雨強度的不同，對于混凝土構件的腐蝕的強度也會有所不同。

在特定區域內，大氣中存在的硫酸鹽腐蝕來源具有特殊性。例如，在具有腐蝕作用氣體加工車間、廠區、車間內，特別是存在排放SO3的氣體的煙道，在該區域內，氣體的腐蝕性與一般區域相比要高出很多。而在沿海區域附近，空氣中將會含有大量海鹽微塵，受到風力的影響，會進入到混凝土結構中，從而將會多對結構造成破壞。除此之外，干旱鹽堿地，空氣中會含有大量的塵埃，這類塵埃會還有大量的鹽類物質，這些物質則會隨著降雨進入到混凝土結構中，從而對結構造成較為嚴重的腐蝕，破壞混凝土的結構。

1.2 水中硫酸鹽腐蝕

海水、內陸湖水與混凝土直接相接觸，對混凝土結構會造成較為嚴重的侵蝕，對結構造成破壞。海水中含有大量的 Cl-和SO42-。一般來說，水中的Cl-的濃度是SO42-濃度的7倍左右，因此混凝土構件遭受的腐蝕更多的因為 Cl-引起的。由此可見，在實際分析過程中，應當加強對 Cl-的分析工作，并且要確保最終分析結果的合理性，從而為后續的分析工作提供支持。

1.3 土壤中硫酸鹽腐蝕

土壤中硫酸鹽腐蝕指的是埋在土壤中的混凝土構件，受硫酸鹽影響，從而發生腐蝕。我國土壤類型如表1所示。

表1 我國土壤類型

2 混凝土微結構遭受硫酸鹽腐蝕后的變化情況

2.1 未受腐蝕

混凝土在未受到腐蝕時，通過觀察可以發現，混凝土水化硅酸鈣凝膠密實、完整，并且具體結構中的氫氧化鈣晶完整、整齊，具體應用過程中能夠發揮相應的作用。

2.2 開始腐蝕

腐蝕60天后，通過觀察可以發現，隨著腐蝕的進行，氫氧化鈣晶體會逐漸小時，此時會有大量的孔隙出現在混凝土的內部，同時可以發現少量的纖維積聚塊狀晶體和一些針狀鈣礬石[1]。

2.3 腐蝕加重

腐蝕達到120天后，隨著腐蝕層數的不斷增加，混凝土內部的空隙也會隨著時間的推移不斷變大，并且在該過程中，針狀鈣礬石也將會變大變多，并且纖維積聚型塊狀石膏晶體也將會增多，從而會對混凝土結構的性能，以及其應用造成不良影響[2]。

2.4 嚴重腐蝕

腐蝕180天后，隨著腐蝕的深入，混凝土內部結構將會變得更加松散，并且結構中會出現大量裂縫，局部區域會出現一些貫穿裂縫，同時會有大量石膏晶體出現在空隙中，受腐蝕的影響，鈣礬石和鈣晶體以不可見，從而將會對混凝土造成較為嚴重的破壞。

綜上所述，隨著硫酸鹽腐蝕程度的不斷建設，混凝土內部微觀結構會不斷的發生改變，與此同時，腐蝕層的增加，會導致混凝土內部結構變得更加松散，情況嚴重時，會出現膨脹裂縫，造成的影響十分嚴重[3]。

3 檢測硫酸鹽腐蝕混凝土的腐蝕層厚度

3.1 超聲波檢測

超聲波檢測技術是依據超聲波在混凝土傳播速度的不同，反映被檢測混凝土的損傷情況，通過該方式對混凝土進行檢測，混凝土的結構不會遭受破壞。通過超聲波檢測技術對混凝土的損失程度進行檢測，是建立在超聲波在混凝土中傳播速度會隨著混凝土密實程度的增加而變快的基礎上。

超聲波檢測法在檢測硫酸鹽腐蝕混凝土的應用十分廣泛，并且從實際情況來看也取得了不錯的效果。但是，具體操作過程中，因為人員的操作失誤，會出現一些問題，因此，應當加強對相應技術人員的培訓，提高工作人員的綜合能力。

3.2 化學分析法

3.2.1 方法簡介

目前，檢測混凝土中硫酸根離子的可以采用硫酸鋇重量法和E DTA容重法完成[4]。相關試驗結果表明，當硫酸根的含量不足1%時，采用容重法檢測，最終獲取的檢測結果在精度上與重量法相接近，因此在具體檢測過程中，可以利用EDTA容重法取代重量法。混凝土耐久性試驗侵蝕的時間相對較長，這也就會造成硫酸根濃度較高，此時，應用硫酸鋇重量法進行檢測，最終測量結果的精準度要優于EDTA容重法。因此，下面在對受腐蝕的混凝土進行化學分析時，采用硫酸鋇重量法。

對被檢測的受腐蝕的混凝土（試驗過程中選用的為尺寸80 mm×80mm×200 mm的棱柱體試件,將其浸泡在硫酸鹽溶液中）進行鉆芯取樣，取樣過程中，依據不同厚度，切成若干層，在試件的表面，完成粉末樣品的收集。利用電子秤量取重0.1mg的混凝土粉末，然后將粉末放入到300mL的燒杯中，向燒杯中緩慢的導入整流水集鹽酸，從而使粉末狀內含有的SO42-被充分溶解，然后將溶液中加入足量的氯化鋇溶液，溶液中的與Ba2+與SO42-發生化學反應，生產硫酸鋇沉淀，對沉淀進行過濾、洗滌、烘干、稱重，最終得到硫酸的重量，從而完成對硫酸根總量的計算。

3.3.2 分析結果

通過對混凝土遭受硫酸鹽腐蝕進程的不同進行化學分析，可以發現，混凝土試件遭受腐蝕越嚴重的區域，SO42-的含量也就越高，而遭受腐蝕相對較輕的區域，SO42-的含量則較低。對為遭受腐蝕的混凝土構件中的SO42-進行測量，對混凝土構件不同深度的具體情況進行化學分析，通過對比SO42-的質量分數，確認混凝土是否遭受到了硫酸鹽的侵蝕。

在具體試驗過程中，這對遭受不同腐蝕程度的試件進行深入分析，可以分析的試件，混凝土表面層0-20mm范圍內，含有的SO3的質量最大，從表面層向過渡層（試件20-40mm）,SO3的具體含量將會出現快速下降，而到了本體層（試件35-45mm）中，SO3的含量幾乎沒有在發生改變[5]。依據分析結果可以發現，硫酸鹽在對混凝土構件進行腐蝕時，對混凝土試件的腐蝕達到40mm左右后，對更深層的混凝土造成的腐蝕十分有限，因此在分析過程中，選取37.5mm。分析期間，將20-40mm作為夠過渡層。而通過大量的實踐經驗可以發現，因為混凝土構件成分的不同，以及腐蝕環境的不同，硫酸鹽對混凝土的腐蝕也會有所不同。

通過實驗分析結果可知，隨著腐蝕的進行，混凝土的內部結構將會逐漸被瓦解，而接觸硫酸鹽越早的混凝土，隨著時間的推移，硫酸根離子將會達到飽和狀態，而混凝土遭受的腐蝕現象，則會隨著時間推移，不斷向內部發展，對混凝土的結構遭受較為嚴重的破壞。

4 結束語

硫酸鹽會腐蝕混凝土構件，對混凝土構件的性能造成影響，從而將會影響工程的質量，在構建損傷檢測過程中，可以采用超聲波發和化學方法完成，掌握硫酸鹽對混凝土構件腐蝕的規律，對混凝土構件在應用過程中遭受到的腐蝕進行準確判斷。