礦渣對水泥石抗碳硫硅鈣石型硫酸鹽腐蝕性能的影響

傅 博，程臻赟，何妍亭，胡云香，韓靜云

(北方民族大學土木工程學院，銀川 720021)

0 引 言

普通硫酸鹽侵蝕是指環境中硫酸鹽離子通過混凝土孔隙進入混凝土內部與水泥的水化產物氫氧化鈣和鋁酸鹽類礦物發生化學反應，生成鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)或者石膏(CaSO4·2H2O)[1-2]，導致混凝土膨脹、開裂和強度損失。

與普通硫酸鹽腐蝕不同，碳硫硅鈣石(CaSiO3·CaCO3·CaSO4·2H2O)型硫酸鹽腐蝕(Thaumasite sulfate attack, TSA)主要是由于腐蝕型介質與水泥主要水化產物C-S-H凝膠發生化學反應，生成無膠結能力的糊狀物質，導致強度損失。其危害程度比普通硫酸鹽腐蝕的更強。TSA最早由Erlin于1965年發現。隨著科研技術水平的不斷提升，近年來，我國先后在西北地區的甘肅、新疆喀什等地區發現了多個TSA工程案例[3-4]。隨著相關工程案例的不斷增多，TSA相關研究也越來越受到關注。

已有研究表明[5-6]，較為嚴重的TSA通常發生的有硫酸根離子、碳酸根離子存在的環境中，并且當溫度低于15 ℃時，TSA的速度明顯加快，具體反應速度還與體系中碳酸根離子濃度有關。隨著近些年破碎石灰石粗集料、人工砂、石灰石粉在混凝土中的推廣使用，混凝土中碳酸鹽含量不斷增加。TSA發生的可能性也逐漸增大。由于碳硫硅鈣石的生成主要是由于水泥石中C-S-H凝膠與碳酸鹽和硫酸根離子反應。TSA作用主要與水泥是中的C-S-H凝膠反應，而不是C-A-S-H凝膠。因此，傳統低鋁酸三鈣含量的抗硫酸鹽波特蘭水泥抗TSA作用并不明顯。

礦渣作為一種高性能的具有火山灰活性的礦物摻合料，在現代混凝土中得到的普遍的應用。……