干濕循環(huán)作用下吉林省西部土壤鹽離子對(duì)混凝土的侵蝕破壞機(jī)理

摘要：為了解決干濕循環(huán)條件下長(zhǎng)期的外部碳酸鹽和硫酸鹽侵蝕導(dǎo)致混凝土耐久性能顯著退化的問題，進(jìn)行了在干濕循環(huán)條件下混凝土內(nèi)部CO32-和SO42-侵蝕規(guī)律和遷移規(guī)律的研究。

先通過混凝土受到離子侵蝕的化學(xué)反應(yīng)過程和掃描電子顯微鏡（SEM）實(shí)驗(yàn)分析并對(duì)比兩種離子對(duì)混凝土侵蝕的損傷機(jī)理，后通過引用房室模型的方法分析CO32-和SO42-在混凝土表面與外界交界面處的傳輸和交換規(guī)律。

結(jié)果表明：在180 d的時(shí)間內(nèi)，離子侵蝕主要發(fā)生在混凝土表面0～20 mm的范圍內(nèi)，房室模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值決定系數(shù)R2在0.75左右；混凝土被侵蝕的深度與水灰比正相關(guān)，并且房室模型可以預(yù)測(cè)混凝土受到侵蝕的程度；硫酸鹽和碳酸鹽的化學(xué)反應(yīng)生成物引起的膨脹壓力導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫而引起破壞。

關(guān)鍵詞：干濕循環(huán)；碳酸根離子；硫酸根離子；混凝土

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220334

中圖分類號(hào)：TU528.33

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

我國(guó)鹽漬土主要分布在東北、華北和西北等地區(qū)。由于國(guó)家振興東北、西部大開發(fā)等戰(zhàn)略的實(shí)施，工程建設(shè)對(duì)混凝土耐久性的要求越來(lái)越高。混凝土的耐久性已經(jīng)成為影響東北地區(qū)土木工程可持續(xù)發(fā)展的重大問題，而混凝土服役的環(huán)境條件直接影響其耐久性。

位于吉林西部的松嫩平原是世界上碳酸鹽鹽漬土的主要分布區(qū)域之一，也是我國(guó)碳酸鹽鹽漬土面積最大的分布區(qū)，鹽漬化程度嚴(yán)重。該區(qū)鹽漬土的鹽分組成以碳酸鈉和碳酸氫鈉為主。此外，該地區(qū)以溫帶季風(fēng)性氣候?yàn)橹鳎募靖邷囟嘤辏竞涓珊怠Ｒ虼耍炷翗?gòu)筑物常遭受干濕循環(huán)條件下硫酸鹽和碳酸鹽侵蝕，導(dǎo)致混凝土構(gòu)筑物的力學(xué)性能和耐久性在服役期內(nèi)大大減弱。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)CO32-和SO42-引起的混凝土損傷機(jī)理進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，石膏的形成會(huì)導(dǎo)致混凝土的膨脹3]。對(duì)于硫酸鹽侵蝕誘導(dǎo)的混凝土膨脹，前人5]提出了固體體積增加、固體拓?fù)浞磻?yīng)、水膨脹和結(jié)晶壓力理論來(lái)解釋。但這些理論目前存在兩大爭(zhēng)議，即膨脹產(chǎn)物和膨脹變形。一方面，基于晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)理論， Ran等建立了一個(gè)在微觀水平上的結(jié)晶壓力經(jīng)典模型。在此基礎(chǔ)上，Yu等和Gu等解釋了鈣礬石晶體生長(zhǎng)所引起的混凝土微觀劣化機(jī)理。然而，結(jié)晶壓力理論卻不能合理解釋混凝土的宏觀膨脹和開裂。另一方面，Tixier等、Yin等和Sarkar等利用固體體積增加理論，建立了鈣礬石產(chǎn)生和混凝土膨脹變形之間的定量關(guān)系，并用一系列化學(xué)力學(xué)模型來(lái)描述腐蝕混凝土的宏觀力學(xué)響應(yīng)。柴旭研究了CO32-和SO42-在混凝土中的遷移規(guī)律。潘一鳴等和馬保國(guó)等對(duì)CO32-和SO42-導(dǎo)致的混凝土宏細(xì)觀損傷與侵蝕產(chǎn)物進(jìn)行了分析，證實(shí)碳酸鹽對(duì)混凝土的剝蝕要比硫酸鹽的剝蝕更嚴(yán)重。宿曉萍等和謝蘇吉等進(jìn)行了復(fù)合鹽對(duì)混凝土破壞的研究，從細(xì)觀的角度解釋了復(fù)合鹽對(duì)混凝土相對(duì)彈性模量的影響。

本文結(jié)合吉林省西部地區(qū)鹽漬土的實(shí)際情況，研究了CO32-和SO42-在進(jìn)入混凝土后對(duì)混凝土耐久性的影響，并引入房室模型17]，以探究在干濕循環(huán)作用下兩種離子在混凝土內(nèi)部的遷移規(guī)律和侵蝕破壞機(jī)理。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)材料

選用水泥、粗骨料和細(xì)骨料制備混凝土試件。水泥選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，粗骨料選用粒徑為5～10 mm連續(xù)集配表面不光滑但質(zhì)地均勻的石灰?guī)r碎石，細(xì)骨料采用平均粒徑為0.35～0.50 mm、細(xì)度模數(shù)為2.4～3.0的中砂。使用蒸餾水進(jìn)行拌合，按表1中混凝土的配合比制備100 mm×100 mm×100 mm的試件共360塊，分組情況如表2所示。在恒濕恒溫的混凝土養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)試件28 d。

1.2試件制備及其基本性能

在試件的離子阻斷面處涂刷一層防水防高溫的涂層，防止鹽離子在混凝土傳導(dǎo)過程中被重力效應(yīng)影響或者在混凝土烘干過程中涂層剝落；進(jìn)而進(jìn)行鹽離子對(duì)混凝土的一維侵蝕過程。具體過程如下：首先，將粘結(jié)在試件表面的結(jié)晶物用刀清除，試件表面需經(jīng)過反復(fù)打磨，保證表面沒有明顯缺陷且比較平整；其次，使用吹風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)試件表面吹風(fēng)，加速其干燥，等其干燥后進(jìn)行環(huán)氧樹脂膠的配制；之后，按照順序依次加入環(huán)氧樹脂、固化劑和稀釋劑，三者質(zhì)量比為20∶6∶3；然后用油漆刷將配制好的環(huán)氧樹脂膠涂刷到試件的4個(gè)離子阻斷面上；接著，用保鮮膜包裹涂有環(huán)氧樹脂的4個(gè)表面，通過加熱的方法促進(jìn)環(huán)氧樹脂凝固成型；最后，用Na2CO3或Na2SO4溶液浸泡暴露在外的一組表面（離子一維傳導(dǎo)面），即完成離子一維侵蝕過程。見圖1。

1.3試驗(yàn)方案

1.3.1離子顯色試驗(yàn)

綜合文獻(xiàn)中其他學(xué)者的方法進(jìn)行離子顯色試驗(yàn)。先分別用配制好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的Na2CO3和Na2SO4溶液浸泡試件15 h，放在通風(fēng)處晾干1 h，再控制烘干溫度在（60±2） ℃條件下烘干6 h，之后在自然狀態(tài)下風(fēng)干2 h，共24 h，即完成一個(gè)小循環(huán)。重復(fù)上述操作180次，共180 d。然后分別進(jìn)行CO32-和SO42-離子顯色試驗(yàn)，以根據(jù)不同深度處顯色結(jié)果判斷離子的侵蝕深度。

1）測(cè)定混凝土內(nèi)部不同侵蝕深度處CO32-的離子顯色情況。先采用石材切割機(jī)對(duì)混凝土試塊進(jìn)行分層等厚切片，切割面與離子一維傳導(dǎo)面方向平行，切片位置分別在距離試件侵蝕表面1，3，5，10，15，20 mm處，切片厚度為（0.3±0.1） mm，需要保證切割的兩面對(duì)稱且完整。放置1 h后，進(jìn)行顯色試驗(yàn)。再參考《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》提供的方法，在0～180 d時(shí)間段內(nèi)，每間隔20 d觀察一次混凝土試件不同侵蝕深度CO32-的侵蝕情況。最后配制1%的酚酞酒精溶液并均勻?yàn)⒃诨炷翑嗝嫔希o置一段時(shí)間后等到自然風(fēng)干。此操作重復(fù)兩次。

2）測(cè)定不同侵蝕深度處SO42-離子的顯色情況。試樣切片準(zhǔn)備工作與1）中相同。再準(zhǔn)備0.1 mol/L的鉻酸鉀溶液和0.1 mol/L的硝酸銀溶液。先在混凝土的切片表面上均勻涂抹鉻酸鉀溶液，在通風(fēng)處自然風(fēng)干后，再重復(fù)一次； 共重復(fù)兩次；待第三次涂抹鉻酸鉀溶液微干后，再涂抹硝酸銀溶液，觀察切片表面是否變成紅褐色。

1.3.2離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定試驗(yàn)

離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定時(shí)，首先將切片后的混凝土薄片置于萬(wàn)能機(jī)下，用萬(wàn)能機(jī)將其壓碎，未完全壓碎的試塊使用鐵錘完全砸碎。其次采用0.08 mm孔徑的篩子，對(duì)砸碎的混凝土碎塊和粉末進(jìn)行篩選，并將碎塊收集。所有處理后的試驗(yàn)樣品如圖2所示。然后將粉末充分混合后進(jìn)行編號(hào)，根據(jù)文獻(xiàn)提供的測(cè)量各種離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量時(shí)，首先將一定量混凝土粉末中的離子充分溶解在水中；再加入一定量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后收集生成的沉淀物；最后高溫煅燒BaCO3和BaSO4。根據(jù)兩種物質(zhì)受熱分解溫度不同，可分別計(jì)算出CO32-和SO42-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將結(jié)果取平均值。測(cè)量流程如圖3所示。

1.3.3掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)

首先，選擇離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定試驗(yàn)中篩選出的形狀、尺寸適宜的碎塊放入無(wú)水乙醇中，脫水烘干，在試件表面進(jìn)行鍍金。然后，將試件放在合適位置，用JSM6700場(chǎng)掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope， SEM）觀察以下情況： 1）水泥砂漿與骨料咬合界面位置處的晶體生成情況；2）孔隙內(nèi)部生成物的情況；3）裂縫周圍的情況。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1離子顯色試驗(yàn)結(jié)果

圖4顯示了CO32-侵蝕后離試件表面5和20 mm深度處的顯色試驗(yàn)結(jié)果。通過對(duì)圖4的觀察可見，距離混凝土試件表面5 mm處的顏色深于20 mm處的顏色，說明5 mm處的離子侵蝕程度比20 mm處更強(qiáng)。

圖5顯示了SO42-侵蝕后離試件表面5和20 mm深度處的顯色試驗(yàn)結(jié)果。由圖5可見，越貼近混凝土表面顏色越深，隨著距離增加，顏色逐漸變淺，說明距離表面越遠(yuǎn)，SO42-對(duì)混凝土的侵蝕程度越弱。

2.2離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果

不同深度處混凝土中CO32-質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律見圖6。由圖6可見：隨著侵蝕深度的增加，離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷降低；在混凝土表面0～5 mm侵蝕段內(nèi)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速率大于5～20 mm的侵蝕段；在20 mm的侵蝕深度處幾乎沒有離子。這就說明在一定的時(shí)間內(nèi)，離子對(duì)混凝土的侵蝕深度影響有限，其中離子在距表面5 mm處質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大。當(dāng)侵蝕時(shí)間與侵蝕深度一定時(shí)，水灰比越大，CO32-質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大。

不同深度處混凝土中SO42-質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律見圖7。從圖7可見：隨著侵蝕深度的增加，離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷降低；在混凝土表面0～5 mm侵蝕段內(nèi)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速率大于5～20 mm的侵蝕段；在20 mm的侵蝕深度處，幾乎沒有離子。這就說明在一定的時(shí)間內(nèi)，離子對(duì)混凝土的侵蝕深度影響有限，其中離子在距表面5 mm處質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大。當(dāng)相同的侵蝕時(shí)間和侵蝕深度下，水灰比越大，SO42-質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大。

2.3電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1離子侵蝕前

混凝土侵蝕前的細(xì)觀結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)產(chǎn)物觀察結(jié)果如圖8所示。放大500倍時(shí)（圖8a），觀察到混凝土內(nèi)部有裂縫，但裂縫數(shù)量比較少，尺寸比較小，水泥漿體比較密實(shí)，這說明大部分裂縫產(chǎn)生的原因是水泥水化反應(yīng)。對(duì)圖8a中長(zhǎng)方形區(qū)域進(jìn)行5 000倍的放大（圖8b），可見生成的物質(zhì)主要由水化氧化鋁（Al2O3·H2O）和水化硅酸鈣（CSH）構(gòu)成。

2.3.2CO32-侵蝕后

由CO32-侵蝕后混凝土的SEM圖（圖9）可見，水灰比為0.55（圖9a、c、e）比水灰比為0.45（圖9b、d、f）的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的裂縫數(shù)量更多，說明生成了更多的結(jié)晶物質(zhì)。可以推測(cè)， 隨著水灰比的增加，CO32-會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生更大的內(nèi)部損傷，混凝土結(jié)構(gòu)服役年限會(huì)降低。因此，水灰比對(duì)混凝土內(nèi)部生成物和細(xì)觀結(jié)構(gòu)有重要的影響。

CO32-對(duì)混凝土的侵蝕時(shí)間分別為60、120和180 d時(shí)，分析可知：1）侵蝕時(shí)間為60 d時(shí)，混凝土內(nèi)部?jī)H僅出現(xiàn)幾條尺寸較小的裂縫，裂縫周圍產(chǎn)生了結(jié)晶物（圖9a、b）。 2）侵蝕120 d時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了更多的裂縫，許多結(jié)晶物質(zhì)包裹在混凝土的周圍（圖9c、d）。相比于第60天，在裂縫邊緣和內(nèi)部都可以觀察到結(jié)晶物質(zhì)的生成并且有明顯增加跡象。 3）侵蝕180 d時(shí)，更多結(jié)晶物質(zhì)出現(xiàn)在試樣表面裂縫的周圍，許多裂縫已經(jīng)相互連通（圖9e、f）。所以侵蝕時(shí)間對(duì)混凝土內(nèi)部生成物和細(xì)觀結(jié)構(gòu)有重要的影響。

進(jìn)一步對(duì)CO32-侵蝕180 d的混凝土試樣放大5 000倍進(jìn)行細(xì)觀分析，用以確定結(jié)晶物質(zhì)的種類。結(jié)果（圖10）表明，CO32-侵蝕混凝土主要結(jié)晶物以鈣礬石（AFt）和碳酸鈣（CaCO3）為主。分析可知，兩種生成物會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部受膨脹壓力的作用而產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3.3SO42-侵蝕后

由SO42-侵蝕后混凝土的SEM圖（圖11）可見：在相同侵蝕時(shí)間下，水灰比越高的混凝土（圖11a、c、e）內(nèi)部的裂縫展開越迅速，生成結(jié)晶物的體積越大，覆蓋面積越廣，即水灰比與裂縫展開速率及結(jié)晶物的生成量正相關(guān)；在水灰比相同的條件下，混凝土內(nèi)部的水化產(chǎn)物和細(xì)觀結(jié)構(gòu)在很大程度上受侵蝕時(shí)間影響，時(shí)間越長(zhǎng)，生成的水化產(chǎn)物越多。

SO42-對(duì)混凝土侵蝕時(shí)間分別為60、120和180 d時(shí)，分析可知：1）當(dāng)侵蝕時(shí)間為60 d時(shí)，混凝土僅出現(xiàn)一條裂縫，裂縫周圍產(chǎn)生了結(jié)晶物（圖11 a、b）；2）第120天時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了更多的裂縫，許多結(jié)晶物質(zhì)包裹在混凝土周圍（圖11 c、d）；3）經(jīng)過180 d的侵蝕，混凝土內(nèi)部裂縫逐漸連通，結(jié)晶物的量已經(jīng)可以完全覆蓋住部分裂縫（圖11 e、f）。

進(jìn)一步對(duì)SO42-侵蝕180 d的混凝土試樣放大5 000倍進(jìn)行細(xì)觀分析，如圖12 所示。可見SO42-侵蝕后，主要是與水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)產(chǎn)生鈣礬石，生成物中兩種產(chǎn)物的量與CO32-的產(chǎn)物相比有一定的差別，但是這兩種生成物都會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的受膨脹壓力的作用而產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

為了明確CO32-和SO42-對(duì)混凝土的侵蝕的原理，需要明確侵蝕過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式，CO32-和SO42-與混凝土發(fā)生的反應(yīng)比較復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)方程式眾多，這些反應(yīng)包含在文獻(xiàn)的表1和表2中，本文不過多贅述。

3混凝土在侵蝕作用下產(chǎn)生裂縫機(jī)理及侵蝕程度對(duì)比

3.1裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

混凝土在CO32-和SO42-侵蝕作用下產(chǎn)生裂縫的機(jī)理略有不同，分析如下。

CO32-侵蝕導(dǎo)致的混凝土開裂的原因是反應(yīng)生成的鈣礬石和碳酸鈣會(huì)不斷累積，當(dāng)生成物累積到一定程度時(shí)會(huì)碰到混凝土的孔壁，這便對(duì)混凝土產(chǎn)生了膨脹壓力。當(dāng)膨脹壓力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)便產(chǎn)生了裂縫。化學(xué)反應(yīng)方程式見文獻(xiàn)表1和表2。

SO42-侵蝕后發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)詳見文獻(xiàn)表1和表2，分析可知導(dǎo)致混凝土開裂大致分為以下原因：

1）因生成物體積膨脹引起。侵入到混凝土內(nèi)部的Na2SO4會(huì)與水結(jié)合，膨脹生成單位體積更大的Na2SO4·10H2O，其體積通常可達(dá)到之前物質(zhì)體積的4倍以上。在電子顯微鏡下可以觀察到，鈣礬石生長(zhǎng)在孔隙和裂縫的邊緣，是六方柱形態(tài)，這種相的體積是原反應(yīng)相體積的2倍以上。隨著這種物質(zhì)的不斷生成，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部受到更大的膨脹壓力，造成混凝土的開裂及損傷。化學(xué)反應(yīng)生成的石膏體積約為原反應(yīng)相體積的1.2倍，體積略有增加，使混凝土受一定的膨脹壓力。

2）由固相體積理論與鹽結(jié)晶壓力理論可知，混凝土內(nèi)部失水，水分蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致硫酸鹽在溶液中濃度增高。當(dāng)濃度達(dá)到飽和溶液濃度時(shí)，水分繼續(xù)蒸發(fā)，則使硫酸鹽晶體析出而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的壓力增加。

3.2不同離子對(duì)混凝土侵蝕程度對(duì)比

通過對(duì)混凝土內(nèi)部的孔隙率φ（孔隙總面積與混凝土面積之比）進(jìn)行對(duì)比（圖13）可知，相同水灰比條件下，CO32-的侵蝕會(huì)產(chǎn)生更多的裂縫，且在裂縫附近區(qū)域內(nèi)φ（CO32-）gt;φ（SO42-）；這說明在混凝土裂縫周圍受到CO32-產(chǎn)生的侵蝕影響和對(duì)混凝土的破壞程度要比SO42-更加嚴(yán)重。

4二室模型建立

房室模型是藥物動(dòng)力學(xué)中描述各器官和組織中的藥物不斷吸收、擴(kuò)散和排出體外的基本理論模型。房室的劃分需要根據(jù)不同藥物的吸收、分布與排出過程的具體情況以及研究對(duì)象所要求的精度而確定。根據(jù)圖5、圖7描述的試驗(yàn)結(jié)果以及具體情況，本文將離子的入侵劃分為2個(gè)階段，即建立2個(gè)房室，分別為侵蝕深度范圍0～5 mm的對(duì)流區(qū)和5～20 mm的擴(kuò)散區(qū)。歐洲工程項(xiàng)目Dura Crete的建議對(duì)此種房室劃分方法的合理性提供了參考依據(jù)。在外界系統(tǒng)提供動(dòng)力基礎(chǔ)的情況下，各房室中的離子進(jìn)行進(jìn)出交換，引用房室模型描述離子的遷移現(xiàn)象如圖14 所示。

模型假設(shè)：1）忽略離子侵蝕導(dǎo)致混凝土裂縫的自愈合現(xiàn)象；2）不考慮試驗(yàn)過程中水對(duì)混凝土內(nèi)部孔隙和裂縫的影響；3）不考慮烘干過程對(duì)混凝土內(nèi)部孔隙的影響；4）鹽溶液在對(duì)流區(qū)、擴(kuò)散區(qū)和外部環(huán)境之間的遷移速率只與溶液濃度成正比；5）溶液所含離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于侵入混凝土中的離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)，認(rèn)為溶液濃度保持恒定。

由圖15可見，隨著侵蝕時(shí)間的增加，SO42-和CO32-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都呈增加趨勢(shì)，說明隨著時(shí)間的推移，離子逐漸侵入混凝土內(nèi)部。其中，對(duì)流區(qū)水灰比為0.55的CO32-在100 d時(shí)離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)是40 d質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.5倍，180 d離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)是40 d的2.1倍。 總體看來(lái)，SO42-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要比CO32-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小，說明相比于CO32-，SO42-對(duì)混凝土的侵蝕程度更輕微。

通過120～180 d的實(shí)測(cè)值與模型計(jì)算值的比較，計(jì)算得知決定系數(shù)R2在0.75左右，說明房室模型預(yù)測(cè)結(jié)果比較接近實(shí)測(cè)值。

5結(jié)論

1）CO32-和SO42-對(duì)混凝土的侵蝕深度與水灰比正相關(guān)，侵蝕時(shí)間和水灰比成正比。

2）CO32-和SO42-侵入混凝土內(nèi)部，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的生成物體積大于反應(yīng)物的體積，使混凝土受到膨脹壓力，導(dǎo)致混凝土破壞。

3）通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)和引用二室模型結(jié)合的方法確定了兩種離子在180 d內(nèi)對(duì)混凝土侵蝕深度，當(dāng)達(dá)到20 mm后，離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅度減小。

4）二室模型可對(duì)CO32-和SO42-的侵蝕深度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

參考文獻(xiàn)（References）：

1.王靜，魏艷蕾，宋澤凡.松嫩平原鹽漬土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度研究.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010， 6（6）： 11461151.

Wang Jing， Wei Yanlei， Song Zefan.Research on Unconfined Compressive Strength of the Songnen Plain Saline Soil. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2010，6（6）： 11461151.

Tian B， Cohen M D. Does Gypsum Formation During Sulfate Attack on Concrete Lead to Expansion？. Cement and Concrete Research， 2000，30（1）： 117123.

Santhanam M， Cohen M D，Olek J. Effects of Gypsum Formation on the Performance of Cement Mortars During External Sulfate Attack. Cement and Concrete Research，2003，33（3）： 325332.

Ikumi T， Cavalaro S H P， Segura I， et al. Simplified Methodology to Evaluate the External Sulfate Attack in Concrete Structures. Materials amp; Design，2016，89： 11471160.

Yu C， Sun W， Scrivener K. Mechanism of Expansion of Mortars Immersed in Sodium Sulfate Solutions. Cement and Concrete Research， 2013，43（1）： 105111.

Ran B，Omikrine-Metalssi O， Fen-Chong T， et al， Pore Crystallization and Expansion of Cement Pastes in Sulfate Solutions with and Without Chlorides. Cement and Concrete Research， 2023，166： 107099.

Gu "Y S， Patrick D， Renaud-Pierre M， et al. Modeling the Sulfate Attack Induced Expansion of Cementitious Materials Based on Interface-Controlled Crystal Growth Mechanisms. Cement amp; Concrete Research， 2022，152： 106676.

Tixier R， Mobasher B. Modeling of Damage in Cement-Based Materials Subjected to External Sulfate Attack：I： Formulation. Journal of Materials in Civil Engineering，2003，15（4）： 305313.

Yin G J， Xiao B， Sun X H， et al. Macro-Microscopically Numerical Analysis on Expansion Response of Hardened Cement Paste under External Sulfate Attack. Construction amp; Building Materials， 2019，207： 600615.

Sarkar S， Mahadevan S， Meeussen J C L， et al. Numerical Simulation of Cementitious Materials Degradation Under External Sulfate Attack. Cement and Concrete Composites， 2010，32（3）： 241252.

2.柴旭.基于房室模型的碳酸根和硫酸根離子在混凝土中的遷移規(guī)律. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2018.

Chai Xu. Transportation of Carbonate and Sulfate Ions in Concrete Based on Compartment Model . Changchun：Jilin University，2018.

3.潘一鳴，王伯昕，汪飛，等.碳酸鹽和硫酸鹽作用下混凝土宏–細(xì)觀損傷機(jī)理. 硅酸鹽通報(bào)， 2019，38（12）： 37133718.

Pan Yiming， Wang Boxin， Wang Fei， et al. Macro-Meso Damage Mechanism of Concrete Under the Attack of Carbonate and Sulfate. Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2019，38（12）： 37133718.

4.馬保國(guó)，高小建，何忠茂，等.混凝土在SO42-和CO32-共同存在下的腐蝕破壞. 硅酸鹽學(xué)報(bào)，2004， 32（10）： 12191224.

Ma Baoguo， Gao Xiaojian， He Zhongmao， et al. Corrosion on Damage of Concrete in Presence of SO42- and CO32-. Journal of the Chinese Ceramic Society，2004， 32 （10）： 12191224.

5.宿曉萍，王清.復(fù)合鹽浸凍融干濕多因素作用下的混凝土腐蝕破壞. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）， 2015， 45（1）： 112120.

Su Xiaoping， Wang Qing. Corrosion Damage of Concrete Under Multi-Salt Soaking， Freezing-Thawing and Dry-Wet Cycles. Journal of Jilin University，2015， 45（1）： 112120.

6.謝蘇吉，王伯昕，陳東昕，等.混凝土在復(fù)合鹽侵蝕環(huán)境中的微觀結(jié)構(gòu)變化.混凝土，2018 （11）： 3740.

Xie Suji， Wang Boxin， Chen Dongxin， et al. Variation of Micro-Structure of Concrete in Mixed Salt Erosion Environment. Concrete，2018（11）： 3740.

7.柴旭，王伯昕，王清，等.基于房室模型的氯離子在混凝土中的分布規(guī)律.硅酸鹽通報(bào)， 2016，35（9）： 29042908 .

Chai Xu， Wang Boxin， Wang Qing， et al. Distribution of Chloride Transport in Concrete Based on the Compartment Model. Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2016，35（9）： 29042908.

8.郝海平，王廣基.臨床前藥物代謝動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵技術(shù)與研究體系.中國(guó)藥科大學(xué)學(xué)報(bào)， 2008，39（2）： 97103.

Hao Haiping， Wang Guangji. Key Technologies and Research Systems in Preclinical Drug Metabolism and Pharmacokinetics. Journal of China Pharmaceutical University，2008，39（2）： 97103.

9.韓學(xué)強(qiáng)，詹樹林，徐強(qiáng)，等.干濕循環(huán)作用對(duì)混凝土抗氯離子滲透侵蝕性能的影響.復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2020，37（1）： 198204.

Han Xueqiang， Zhan Shulin， Xu Qiang， et al. Effect of Dry-Wet Cycling on Resistance of Concrete to Chloride Ion Permeation Erosion.Acta Materiae Compositae Sinica，2020，37（1）： 198204.

10.王文明.新修訂的《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23—2011） 的特點(diǎn)分析及問題商榷.混凝土世界，2012，31（1）： 101104.

Wang Wenming. Analysis and Discussion on the Characteristics and Issues of the Newly Revised “Technical Specification for Testing Concrete Compressive Strength by Rebound Method” （JGJ/T 23—2011）. Concrete World，2012，31 （1）： 101104.

11.高潤(rùn)東.復(fù)雜環(huán)境下混凝土硫酸鹽侵蝕微宏觀劣化規(guī)律研究.北京：清華大學(xué)，2010.

Gao Rundong. Micro-Macro Degradation Regularity of Sulfate Attack on Concrete Under Complex Environments. Beijing： Tsinghua University，2010.

Crammond N. The Occurrence of Thaumasite in Modern Construction：A Review. Cement and Concrete Composites，2002，24： 393402.

Kari O P， Elakneswaran Y， Nawa T， et al.A Model for a Long-Term Diffusion of Multispecies in Concrete Based on Ion-Cement-Hydrate Interaction. Journal of Materials Science， 2013，48（12）： 42434259.

12.王福剛，盤惠林，李勝偉，等.含膏巖地層地下水環(huán)境對(duì)混凝土建筑侵蝕實(shí)驗(yàn).吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2023，53（4）： 11851194.

Wang Fugang， Pan Huilin， Li Shengwei， et al.Experiment on Concrete Building Erosion by Underground Water in Gypsum Rock Formation. Journal of Jilin University（Earth Science Edition）， 2023，53（4）： 11851194.

13.禹虹機(jī)，不同類鹽蝕對(duì)混凝土的宏—細(xì)觀損傷機(jī)理.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2017.

Yun Hongji. The Macro-"and Meso-"Damage Mechanism of Concrete under Different Kinds of Salt Attack. Changchun：Jilin University， 2017.

14.曹永孝.藥物代謝動(dòng)力學(xué)經(jīng)典模型的局限與改進(jìn).西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版）， 2019，40（5）： 669673.

Cao Yongxiao. Limitations and Improvements of Classical Models of Pharmacokinetics. Journal of Xi’an Jiaotong University （Medical Sciences）， 2019， 40（5）： 669673.

Flatt R J. Salt Damage in Porous Materials： How High Supersaturations are Generated. Journal of Crystal Growth， 2002，242（3）： 435454.

15.姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型.第四版.北京：高等教育出版社，2011.

Jiang Qiyuan， Xie Jinxing， Ye Jun. Mathematical Model. 4th ed. Beijing： Higher Education Press，2011.