混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法及评价指标研究

摘 要：本文评述了抗硫酸盐侵蚀的中国国家标准方法、外国国家标准方法以及国内一些科研单位提出的抗硫酸盐侵蚀的试验方法，分析了这些试验方法及评价指标的合理性及存在的不足之处。结合正在修订的国家标准GBJ 82—85《普通混凝土长期性能与耐久性试验方法标准》，对两种新的混凝土抗硫酸盐试验方法——“全浸泡法”和“干湿循环法”做简单的介绍。
　　关键词：硫酸盐侵蚀；试验方法；评价指标

　　1 前言
　　研究混凝土抗硫酸盐侵蚀必须制定一套合理可行的试验方法，在既定试验方法的基础上还必须指定某些评价指标来衡量混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能。但是，我国至今还没有统一的用于混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验方法及评价混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的指标。因此，对于混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法及评价指标的研究意义重大。

　　2 中国国家标准侵蚀方法及评价指标
　　我国曾先后三次制定了用于水泥抗硫酸盐侵蚀的试验方法的国家标准：GB 749—1965、GB／T 2420—1981和GB／T 749——2001，但是这些试验方法和评价指标都还存在着一些缺点或不足。
　　我国早期的国家标准GB 749—19651ll基本上是沿用前苏联1954年的H 114—54，采用1：3.5胶砂，试件为10mm×l0mm×30mm的长方形试体。为保证试验结果的一致性，试件为加压成型，湿气中养护1d，淡水中养护14d，然后一部分试件仍然在淡水中养护，另一部分放人含有硫酸盐的环境水或人工配制的硫酸盐溶液中，养护至6个月。水泥的抗蚀性以腐蚀系数表示。腐蚀系数是同一龄期的水泥胶砂试件在侵蚀溶液中的抗折强度与在淡水中的抗折强度之比。评定准则为：6个月时的腐蚀系数小于0.80时，则认为该种水泥在该环境水或该浓度的硫酸盐溶液中抗蚀性能较差。
　　该方法的优点是有明确的评定标准，但是该方法需要成型的试件数量多，试验周期长。同时，该方法没有指明侵蚀溶液的浓度，没有考虑在高 －浓度和低 －浓度时侵蚀机理的不同等问题。
　　在GB 749—65的基础上又发展了GB／T 2420—1981[2]的测试方法，采用1：2.5胶砂，10mm×l0mm×60mm棱柱形试体，压力成型，1d养护箱养护，7d50‘E水中养护，28d常温侵蚀，侵蚀溶液采用S瞵—浓度为2％的硫酸钠溶液。还可根据需要，采用天然环境水，或变更硫酸钠的浓度。以抗蚀系数表示抗蚀能力，抗蚀系数的定义同腐蚀系数。不论GB／T 749—65还是GB／T 2420—81，均采用小尺寸水泥胶砂试件，都不能完全反映混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。
　　我国最新颁布的水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法GB／T 749—2001[3]是以膨胀率作为评价水泥抵抗硫酸盐侵蚀能力的指标，该方法类似于ASTM的试验方法。

　　3 外国国家标准侵蚀方法及评价指标
　　3.1 目前常用美国材料与测试协会的标准（ASTM）评价硫酸盐侵蚀，有两种测试方法：ASTM CA52—95[5]“暴露于硫酸盐中波特兰水泥砂浆的潜在膨胀性的测试方法”；ASTM C1012—95[5]“暴露于硫酸盐溶液中的水硬性水泥砂浆的长度变化的标准测定方法”。
　　ASTM C452—1995是以测定水泥的潜在膨胀性来评价水泥抗硫酸盐侵蚀性能的；水泥浆试件尺寸为25mm×25mm×285mm，至一定龄期用比长仪测定浸泡在5％硫酸盐溶液中的试件长度。

　　式中 L——试件浸到龄期的长度，mm；L1——参数对比的试件一定龄期的长度，mm；L0——试件原始长度，mm. ASTM CA52，胶砂比采用1：2.75，试体尺寸为25mm×25mm×285mm，初期养护后测定初始长度，并将所有试体浸入硫酸盐溶液中，在各龄期测定长度。在成型测长砂浆棒的同时，还成型立方体试件，以检测强度变化。测试一种水泥所需的一套试件由6个砂浆棒和多达21个立方体组成。
　　这两种测试方法都考虑了Na2S04和MgS04两种侵蚀溶液的影响，在ASTM CA52测试方法中，硫酸盐是作为混合物加到砂浆中的，棱柱体存放于水中，这样不能正确评价混合水泥和粉煤灰及矿渣与硅酸盐水泥混合物的抗硫酸盐侵蚀性能，而ASTM C1012是将试件浸在硫酸盐溶液中，所以可以用来研究各种水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。然而ASTM CA52和ASTM C1012共同的不足之处是试件尺寸采用25mm×25mm×285mm，由于试件体积小，成型时的微小变化都可能对试验的结果产生显著的影响，从而使试验结果的离散性很大。
　　3.2 在英国、日本等国对抗蚀性本身不做任何规定，只规定抗硫酸盐水泥的品质指标，认为达到该指标的水泥均具有一定的抗硫酸盐侵蚀性能。
　　3.3 在德国，采用了氧扩散法[刮，试件的灰砂比为1：3，规格为10mm×40mm×l60mm.试件成型2d后脱模，放人20℃的Ca（OH）2饱和溶液中，在14d时再移人4.4％的Na2S04溶液中，分别在5℃或20℃的温度下养护。在各龄期连续测定试件的长度变化、共振频率和质量变化，并计算试件的弹性模量。采用氧扩散法测定经20℃硫酸盐溶液浸养试件的渗气性并计算它们的有效扩散系数。
　　3.4 最后就是以前苏联、罗马尼亚等国为代表，采用水泥试件在侵蚀环境中一定龄期的强度与淡水中相同龄期强度的比值来评价抗蚀性。