宁夏灌区冻害盐联合腐蚀劣化机理

在国际上，许多专家和学者开始注意混凝土的耐久性与寿命预测问题，欧洲的Duracrete项目以碳化或氯离子扩散引起的钢筋锈蚀为主，建立了一套相关完整的耐久性评价体系，具体了相应的寿命预测方法，在当今混凝土的耐久性问题上发挥了重要作用［28］。据各项研究资料表明，钢筋混凝土结构在服役期间会受到多种暴露条件的侵蚀，例如来自海洋中大量的氯离子、冬季使用的除冰盐、一定数量的盐湖和大面积的盐碱地，在这些恶劣环境中存在着最危险的侵蚀介质氯盐，是导致混凝土结构内部的钢筋锈蚀进而引起构件失效的重要原因之一。

氯离子对混凝土结构耐久性所造成的危害是巨大的，存在于孔隙溶液中的自由氯离子能对钢筋产生严重的锈蚀作用，而且随着冻融循环的次数的增加，加剧了氯离子扩散，使混凝土的抗腐蚀性更差，因而耐久性受到严重影响。在Neville Adam［29］看来，当前对混凝土氯盐腐蚀的研究集中在在单一因素下的损伤机理的探讨，但对温度、水胶比、矿物掺和料、腐蚀溶液的浓度及冻融循环、长期浸泡等因素共同作用下损伤破坏有相对较少的研究，而且还没有形成系统且明确的认识。Swamy［30］研究了硅灰对混凝土抗氯离子渗透性能影响规律，发现掺入硅灰可以明显提高混凝土的抗氯离子渗透性，但Azari［31］等在做了同样试验，却发现硅灰的影响效果并不明显。Ahmed［32］等为了研究硅灰对混凝土的抗氯离子渗透能力的影响，并得出硅灰掺量在10%以内时效果较佳，大掺量的硅灰使其火山灰效应会间接影响与矿渣共同作用的后期水化反应。

随着人们对引起混凝土在高寒地区和海洋领域破坏因素的认识加深，人们已经重视到冻融循环和氯离子侵蚀作用下混凝土耐久性问题，国外学者就氯离子传输机制和冻融循环混凝土破坏形态做了不少研究工作。国内的一些学者也开展了一些关于混凝土在冻融循环和氯离子腐蚀破坏、龄期修复作用的深入研究。

陈浩宇［33］通过检测除冰盐环境中撒盐次数测定混凝土耐久性，实验表明撒盐次数增多对混凝土的破坏作用越明显。在相同的除冰盐暴露环境下，高性能混凝土比普通混凝土内部的自由氯离子浓度更低，对恶劣的环境有更强的适应能力。

洪雷［34］测定不同强度的高性能混凝土在冻融循环和不同龄期综合作用下氯离子扩散系数，对我国北方寒冷地区环境进行模拟，利用Fick定律计算使用寿命为100年的混凝土保护层厚度。研究表明：龄期对混凝土损伤有修复作用，冻融循环加速混凝土劣化，测定的56d和90d氯离子扩散系数比标准养护情况下明显偏小。

郭春兴［35］等试验研究了硅灰（SF）和粉煤灰（FA）复掺对混凝土抗氯离子渗透性能的影响，试验结果表明：硅灰掺量5%、粉煤灰掺量30%大大改善混凝土的抗氯离子渗透效果，龄期对其改善幅度相差不大，但结果明显比单掺FA与SF两种掺和料好。

施惠生［36］等根据美国ASTMC 1202－97标准对活性粉末混凝土进行库伦试验，实验中得出活性粉末混凝土材料的结构密实，混凝土的渗透性比其他品种的水泥基材料效果显著，其中对材料有主要促进作用的是活性粉末中的硅粉，试验通过X射线衍射、扫描电子显微镜等多种微观结构的分析，证明了以上的观点。(www.xing528.com)

汪振双［37］为了分析粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响，粉煤灰等量替代10%、20%和30%的水泥，分别进行冻融循环试验，通过与普通混凝土的结果对比发现，水胶比为0.35的混凝土随着粉煤灰掺量的增加，抗渗性能得到提高，而抗冻性则先提高后降低。当水胶比为0.42时抗渗性能随着粉煤灰掺量的增加提高，抗冻性则明显降低。

王彩文［38］研究分析粉煤灰掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律，并进行电镜和压汞测孔微观分析，结果表明：在不同的龄期作用下，粉煤灰掺量对混凝土抗氯离子渗透性影响不同；龄期7d时随加入粉煤灰量的逐渐增加，抗氯离子渗透性能在一定程度下缓慢增强；28d和56d龄期时加入的粉煤灰小于40%，混凝土的抗氯离子渗透性能随粉煤灰增加逐渐增强，粉煤灰掺量超过40%后，电通量值随粉煤灰掺量增加逐渐增大，可以得出粉煤灰掺量为40%是混凝土抗氯离子渗透性能的极限值。

彭小芹［39］等采用ASTM C1202－97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级，主要研究矿渣、粉煤灰在单掺和不同比例复掺时，对低水胶比混凝土渗透性的影响规律，实验结果显示：矿物掺和料可有效改善低水胶比的混凝土抗氯离子渗透性能，当复掺粉煤灰和矿渣时，混凝土的氯离子渗透等级随着矿渣比例的增加逐渐降低。

谢友均［40］采用国际标准推荐的快速试验方法——直流电量法，研究分析了水胶比、粉煤灰和硅粉两种矿物掺和料对混凝土力学性能和渗透性的影响。试验结果表明：混凝土6h库仑电量随着水胶比的降低逐渐减少，但不能有效地提高混凝土抗氯离子渗透能力。粉煤灰单掺对混凝土渗透性有好的影响，混凝土的渗透能力随粉煤灰掺量的增加逐渐降低，硅灰和粉煤灰复掺比单掺硅灰可以显著降低混凝土6h电通量。

郭演川等［41］、王军强等［42］、陈妤等［43］、王月［44］也研究了在冻融循环作用下矿物掺和料对水泥混凝土的抗氯离子渗透和耐久性影响。

由于我国的西北寒冷地区的地下水、土壤中硫酸根离子和氯离子含量非常高，目前对硫酸盐、氯盐和冻融循环耦合作用下混凝土的劣化研究受到研究学者的格外关注，因此为提高混凝土的耐久性，减少额外的损失，对混凝土在硫酸盐、氯盐与冻融耦合作用下的劣化损伤进行深入探究尤为必要。