不同環(huán)境中礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的研究進(jìn)展

劉 芳，尤占平，汪海年，盛燕萍

（1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710061）（2.長(zhǎng)安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710061）

不同環(huán)境中礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的研究進(jìn)展

劉 芳1，尤占平1，汪海年1，盛燕萍2

（1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710061）
（2.長(zhǎng)安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710061）

劉 芳

硫酸鹽侵蝕是混凝土耐久性研究的熱點(diǎn)之一。礦物摻合料的摻入改變混凝土內(nèi)部的組成，細(xì)化了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕起著重要作用。摻合料的化學(xué)組成、細(xì)度、摻量等對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕均有很大的影響。外界腐蝕環(huán)境的不同，礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕的性能也有顯著的差別。大量的研究表明，在連續(xù)浸泡的硫酸鹽溶液中，礦物摻合料只要摻量適當(dāng)能夠提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。在干濕循環(huán)與硫酸鹽溶液共同作用下，礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力有所爭(zhēng)議，有些研究表明礦物摻合料能夠提高干濕循環(huán)條件下混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力；然而有些研究結(jié)果卻呈現(xiàn)相反的結(jié)論，這需要進(jìn)一步探索。

礦物摻合料；硫酸鹽侵蝕；干濕循環(huán)；連續(xù)浸泡；耐久性

1 前 言

中國(guó)西部地區(qū)含SO24－的鹽堿地非常多，這些地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施在使用壽命內(nèi)遭受嚴(yán)重的侵蝕破壞，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。東部沿海地區(qū)的一些近海工程如跨海大橋、港口碼頭等也在經(jīng)受著海水硫酸鹽的侵蝕破壞。如何減輕或者預(yù)防硫酸鹽對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕破壞是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。以粉煤灰、礦渣、硅灰為代表的礦物摻合料應(yīng)用于混凝土中除減少資源消耗、節(jié)省成本外，還能減輕其排放對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，這也是低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的高性能混凝土研究與發(fā)展的趨勢(shì)［1］。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽腐蝕方面做了大量的研究，也取得了一些建設(shè)性的成果。各種礦物摻合料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)成等不同，對(duì)水泥混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響有很大差別［2－4］。摻合料混凝土在不同的外界腐蝕環(huán)境中抗硫酸鹽侵蝕的性能也會(huì)不同。本文歸納國(guó)內(nèi)外的研究成果，主要介紹了在不同外部侵蝕環(huán)境中摻合料提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力的效果及作用機(jī)理。

2 礦物摻合料混凝土在連續(xù)浸泡的硫酸鹽溶液環(huán)境中抗侵蝕性的研究

2.1 粉煤灰

粉煤灰是一種具有潛在活性的工業(yè)廢渣，在混凝土中摻入粉煤灰可以提高混凝土的密實(shí)度，細(xì)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，降低C3A的含量和Ca（OH）2的濃度，改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。粉煤灰的化學(xué)組成、細(xì)度、摻量等都會(huì)對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕產(chǎn)生影響。一般認(rèn)為低鈣粉煤灰能夠提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。Lj Fi-sang［5］通過(guò)研究提出了R值的判據(jù)準(zhǔn)則，表示為式（1）：

式中：、w（CaO）、w（Fe2O3）分別代表相應(yīng)氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)中的分子部分?jǐn)?shù)值。R值越小，對(duì)混凝土抵抗硫酸鹽侵蝕越有利。實(shí)際上，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)用R值考查并不全面，它忽視了粉煤灰的其它成分的影響。李觀書［6］研究了粉煤灰種類、先期養(yǎng)護(hù)時(shí)間和溫度對(duì)粉煤灰混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能的影響。結(jié)果表明：石灰含量、硫酸鹽濃度和玻璃相中的堿含量是影響粉煤灰混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的主要因素。程云虹［7］等研究了粉煤灰改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的效果。以30%、40%、50%、60%摻量的粉煤灰代替水泥，試驗(yàn)結(jié)果表明粉煤灰摻量越大，混凝土抗硫酸鹽侵蝕的效果越好，在高濃度硫酸鹽溶液里這種效果更加顯著。這與亢強(qiáng)［8］等人的試驗(yàn)結(jié)果相一致，亢強(qiáng)等用10%、30%、50%的粉煤灰取代水泥，將40mm×40 mm×160 mm混凝土試件在10%的Na2SO4溶液中浸泡8個(gè)月，以抗壓抗蝕系數(shù)與抗彎拉抗蝕系數(shù)來(lái)表示抗硫酸鹽侵蝕的效果。結(jié)果表明粉煤灰對(duì)混凝土抗Na2SO4侵蝕性能有改善作用，且這種改善的效果隨粉煤灰摻量的增大而線性增大（圖1）。

粉煤灰由于其礦物組分、化學(xué)成分及顆粒形態(tài)等特征，在混凝土中產(chǎn)生火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)及微集料效應(yīng)［9－11］。在混凝土中摻入粉煤灰之后，對(duì)混凝土各方面的性能都有較大的影響。粉煤灰中的活性成分與Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)，對(duì)減少鈣礬石和石膏的生成有利。隨著粉煤灰摻量的增加，水泥石中Ca（OH）2的含量不斷降低，從組成上改善了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕破壞性能。粉煤灰通過(guò)二次水化和分散填充的致密作用使水泥石的孔結(jié)構(gòu)高度細(xì)化，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)上改善了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕破壞性能［12］。

圖1 不同粉煤灰摻量的混凝土抗蝕系數(shù)及關(guān)系擬合曲線：（a）抗彎抗蝕系數(shù)，（b）抗壓抗蝕系數(shù)Fig.1 Bending＆corrosion resistant coefficients（a）and compression＆corrosion resistant coefficients（b）of concrete with different content of fly ash

2.2 礦渣

礦渣是冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，早在19世紀(jì)初就用來(lái)制造混凝土或者水泥制品，其具有潛在的活性。在混凝土中摻入礦渣，可以改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，減少溫度裂縫，降低易侵蝕組分CH的含量，稀釋C3A，提高混凝土抵抗硫酸鹽侵蝕的能力［13］。李華［14］等將摻有50%礦渣的水泥凈漿和水泥砂漿在5%的Na2SO4溶液中浸泡2 a，結(jié)果表明：不摻礦物摻合料的凈漿試件表層漿體開裂，摻礦渣的凈漿試件仍保持較好完整性，表面未開裂但較粗糙，普遍出現(xiàn)麻點(diǎn)蝕坑現(xiàn)象；不摻礦物摻合料的砂漿試件破損嚴(yán)重，表面普遍出現(xiàn)麻面坑蝕現(xiàn)象，表層漿體發(fā)生龜裂，部分區(qū)域漿體剝落使砂粒外露，且試件發(fā)生明顯扭曲變形；摻礦渣的砂漿試件保持完整，表面略微粗糙，出現(xiàn)零散點(diǎn)坑。從CT掃描圖片（圖2）可見：不摻礦物摻合料的凈漿試件從表層向內(nèi)開裂的深度比摻礦渣的凈漿試件大；不摻礦物摻合料的砂漿試件在表層和內(nèi)部漿體－集料的界面過(guò)渡區(qū)均出現(xiàn)較大裂縫，摻50%礦渣的砂漿試件均未出現(xiàn)可視的裂縫。

圖2 水泥試件在5%Na2SO4溶液中浸泡2 a后其橫截面和縱截面的CT掃描圖片：未摻入礦物混合料的凈漿試件（a）和砂漿試件（b），摻入礦渣的凈漿試件（c）和砂漿試件（d）Fig.2 CT scan images of cross and longitudinal sections of specimens submerged in 5%Na2SO4solution for2 years：undoped cement paste（a）and cementmortar（b），slag doped cement paste（c）and cementmortar（d）

礦渣C3A含量稀釋效應(yīng)等使得試件的抗Na2SO4侵蝕能力顯著提高。當(dāng)?shù)V渣中活性Al3＋含量較高時(shí)，能與SO42－反應(yīng)生成大量鈣礬石，摻量不當(dāng)對(duì)混凝土抗Na2SO4侵蝕能力不利。這與胡曙光等人的研究結(jié)果相一致。胡曙光［13］等認(rèn)為當(dāng)?shù)V渣中氧化鋁含量比較高時(shí)，礦渣在混凝土中摻量必須達(dá)到65%以上才能充分顯示其對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的有利影響。若礦渣中氧化鋁含量高，則會(huì)釋放大量的Al到混凝土孔溶液中，加速鈣礬石的形成。當(dāng)?shù)V渣摻量較高時(shí)，相當(dāng)多的Al被束縛到C-S-H凝膠中，參與形成鈣礬石的Al相對(duì)減少，混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力增強(qiáng)。由此可見，同種礦渣即便摻量不同，抵抗硫酸鹽侵蝕的效果也不同。

礦渣摻量大，對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕有利，但混凝土早期的強(qiáng)度比較低。有學(xué)者通過(guò)對(duì)礦渣進(jìn)行處理，配制出較低礦渣摻量但又能抗硫酸鹽侵蝕的混凝土。郭書輝［15］等將摻15%和25%超細(xì)礦渣粉的水泥砂漿，在硫酸鹽溶液中連續(xù)浸泡。結(jié)果表明：超細(xì)礦渣粉取代部分水泥既能提高水泥砂漿的強(qiáng)度，又可以顯著改善水泥砂漿的抗硫酸鹽侵蝕性能。如圖3所示，不摻礦渣粉的水泥砂漿試塊后期的腐蝕程度更加厲害，在10%Na2SO4溶液中浸泡60 d后其抗蝕系數(shù)僅為0.95。而摻加15%、25%超細(xì)礦渣粉的水泥砂漿試塊抗蝕系數(shù)變化幅度卻很小。超細(xì)礦渣粉改善水泥砂漿抗硫酸鹽侵蝕能力，主要是歸因于礦渣粉與水泥水化體系Ca（OH）2的化學(xué)反應(yīng)和微集料效應(yīng)，同時(shí)依賴于單位砂漿中C3A含量的減少。由此可見礦渣的細(xì)度也是影響混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力的重要因素之一。

圖3 浸泡于10%Na2SO4介質(zhì)中的水泥砂漿試塊在不同齡期的抗蝕系數(shù)Fig.3 Erosion resistance coefficients of cement mortar specimenssubmerged in 10%Na2SO4solution at different ages

2.3 硅灰

硅灰是從硅鐵冶煉、工業(yè)的廢氣中收集到的副產(chǎn)品。肖佳［16］等采用5%、10%的硅灰等量取代水泥，結(jié)果表明在水泥凈漿中摻入硅灰能有效阻止其強(qiáng)度的下降，減緩其劣化的速度。楊德斌［17］等通過(guò)對(duì)水泥砂漿中摻入5%、10%、15%的硅灰，研究硅灰對(duì)混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，硅灰的摻量在15%以下，摻入硅灰可顯著提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力，并且摻量越大，抗硫酸鹽侵蝕的能力越強(qiáng)。在混凝土中摻入硅灰，硅灰的火山灰效應(yīng)能將Ca（OH）2轉(zhuǎn)化成C-S-H凝膠，并填充在水泥水化產(chǎn)物之間，降低了混凝土的孔隙率，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)［18］。

2.4 礦物摻合料復(fù)摻

黃維蓉［19］等以硅灰、礦渣和粉煤灰總量為40%的比例取代普通混凝土中的水泥，設(shè)計(jì)出3種配合比混凝土系列：C1（3%硅灰＋14%礦渣＋23%粉煤灰）、C2（5%硅灰＋19%礦渣＋16%粉煤灰）、C3（7%硅灰＋24%礦渣＋9%粉煤灰），將其浸泡在10%的Na2SO4溶液中，測(cè)量的相對(duì)動(dòng)彈性模量經(jīng)時(shí)變化規(guī)律見圖4。相對(duì)動(dòng)彈性模量呈前期增長(zhǎng)后期下降的規(guī)律，但不同系列混凝土在增長(zhǎng)與下降階段的變化幅度不同。在180 d齡期時(shí)，普通混凝土C0的相對(duì)動(dòng)彈性模量為70.2%，而加摻合料的C1、C2、C3系列混凝土對(duì)應(yīng)的相對(duì)動(dòng)彈性模量分別為83.1%、89.2%、93.6%，相對(duì)C0系列分別提高了18.4%、27.1%、33.3%。礦物摻合料復(fù)摻混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能相對(duì)普通混凝土有較大程度的提高。

圖4 混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量經(jīng)時(shí)變化Fig.4 Variationsof the relative dynamicmodulusofelasticity ofmineral admixtures doped concrete with age

馬保國(guó)等［20］研究了粉煤灰、礦粉、鋼渣單摻及復(fù)摻混凝土的抵抗硫酸鹽侵蝕能力。結(jié)果表明，加入摻合料對(duì)試件抵抗硫酸鹽侵蝕有明顯的預(yù)防緩解作用。礦渣、鋼渣的活性相對(duì)而言比粉煤灰高，礦渣、鋼渣從較早齡期就開始發(fā)揮作用，粉煤灰由于活性低，火山灰反應(yīng)主要發(fā)生在后期。從強(qiáng)度損失來(lái)評(píng)價(jià)抗硫酸鹽侵蝕性能，30%的粉煤灰的效果最佳，這是因?yàn)樵?0℃硫酸鹽的活性激發(fā)下，粉煤灰的增強(qiáng)作用反而優(yōu)于礦渣、鋼渣。

3 干濕循環(huán)環(huán)境下礦物摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的研究

鹽湖地區(qū)的浪濺區(qū)和沿海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常不同程度地遭受干濕循環(huán)和硫酸鹽的共同作用。與連續(xù)浸泡環(huán)境相比，干濕循環(huán)環(huán)境下硫酸鹽侵蝕破壞機(jī)理更為復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)礦物摻合料混凝土抵抗干濕循環(huán)與硫酸鹽的耦合作用做了不少的研究，但研究結(jié)果不盡一致，關(guān)于干濕循環(huán)作用下礦物摻合料對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力的影響有所爭(zhēng)議。大量的研究表明，礦物摻合料只要摻量適當(dāng)，能夠提高干濕循環(huán)環(huán)境下混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。然而，另外的一些研究表明，礦物摻合料不能提高干濕循環(huán)環(huán)境下混凝土抗硫酸鹽侵蝕的性能，相比普通的混凝土而言，摻入礦物摻合料反而會(huì)加劇硫酸鹽的腐蝕。

3.1 粉煤灰

喬紅霞［21］等認(rèn)為在干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕條件下，粉煤灰混凝土由于二次水化反應(yīng)具有良好耐硫酸鹽結(jié)晶侵蝕性。粉煤灰的摻量直接影響它的耐侵蝕性能，摻量太多和太少都不利于二次水化反應(yīng)對(duì)抗硫酸鹽侵蝕能力的提高，存在一個(gè)合理?yè)搅繂?wèn)題。

圖5中C-1、C-3、C-5、C-6分別指不摻粉煤灰的混凝土、粉煤灰摻量為10%、15%、20%的混凝土。試樣C-3、C-5、C-6在循環(huán)結(jié)束的時(shí)候，隨著粉煤灰摻量的增加相對(duì)動(dòng)彈性模量依次降低。其中C-3曲線高于C-1，C-6低于C-1［22］。余振新［23］等研究發(fā)現(xiàn)，在40%荷載－干濕交替－5%Na2SO4耦合作用下，不摻礦物摻合料的混凝土與摻30%粉煤灰的混凝土相比，相對(duì)動(dòng)彈性模量下降明顯，降幅也最大。粉煤灰的摻入，在一定程度上抑制了混凝土的損傷劣化過(guò)程。

圖5 4.9%Na2SO4溶液中試件相對(duì)動(dòng)彈性模量隨干濕循環(huán)作用次數(shù)的變化曲線Fig.5 Variations of the relative dynamic modulus of elasticity of specimens in 4.9%Na2SO4solution with times of dry-wet cycle

3.2 礦渣

金祖權(quán)［24］等將采用30%、50%、65%礦渣等量取代水泥的混凝土在5%的硫酸鹽溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)，結(jié)果如圖6所示。圖6中S1、S2、S3、S4分別代表不摻礦渣的普通混凝土、礦渣摻量為30%、50%、65%的混凝土。由圖6可知，S1和S2混凝土經(jīng)過(guò)280次循環(huán)，其抗壓強(qiáng)度分別下降了38.8%和11%。當(dāng)?shù)V渣摻量提高到50%和65%后，其抗壓強(qiáng)度反而上升了15.4%和23%。這表明混凝土抗硫酸鹽腐蝕能力隨礦渣摻量增加而大幅度提高。

圖6 混凝土在5%硫酸鹽溶液中經(jīng)過(guò)280次循環(huán)后的抗壓強(qiáng)度演變規(guī)律Fig.6 Evolutions of compressive strength of concrete after 280 cycles in 5%sulfate solution

3.3 礦物摻合料的復(fù)摻

曹鵬飛［25］等以不同比例的粉煤灰和礦粉取代水泥，在濃度為5%的Na2SO4溶液中對(duì)混凝土進(jìn)行干濕循環(huán)侵蝕。通過(guò)結(jié)合宏觀與微觀組織分析發(fā)現(xiàn)，混凝土中摻入適量的礦物摻合料可以很好地改善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，磨細(xì)礦粉的摻入可以提高混凝土抗硫酸鹽性能。粉煤灰摻量對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力有較大的影響，只有粉煤灰的摻量適當(dāng)才能提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的性能。這與喬紅霞等人的研究結(jié)論相一致。

黃維蓉［26］等將以不同比例的礦渣、硅灰和粉煤灰取代水泥的混凝土在10%的Na2SO4溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)。其相對(duì)動(dòng)彈性模量隨干濕循環(huán)作用次數(shù)的變化規(guī)律見圖7。圖7中的A0指普通混凝土，A1指摻24%礦渣＋7%硅灰＋9%粉煤灰的混凝土。由圖7可知，試驗(yàn)前期混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，后期開始下降，但摻礦物摻合料的混凝土下降較平緩，相對(duì)動(dòng)彈性模量較普通混凝土明顯提高。普通混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量在循環(huán)135次時(shí)就開始低于60%，摻礦物摻合料的混凝土循環(huán)180次其相對(duì)動(dòng)彈性模量大于60%。這說(shuō)明礦物摻合料在一定程度上改善了混凝土抗硫酸鹽的侵蝕。

Sahmaran［27］等的研究表明，摻加火山灰和粉煤灰的混凝土經(jīng)受干濕循環(huán)后，強(qiáng)度損失遠(yuǎn)大于普通混凝土和抗硫酸鹽的混凝土。楊錢榮［28］以25%、50%的鋼渣－礦渣－粉煤灰復(fù)合摻合料等量取代水泥，在10%的Na2SO4溶液中進(jìn)行了連續(xù)浸泡和干濕循環(huán)，結(jié)果表明：在干濕循環(huán)環(huán)境中，化學(xué)侵蝕引起的破壞遠(yuǎn)小于硫酸鹽結(jié)晶引起的破壞。摻加復(fù)合摻合料的混凝土抵抗硫酸鹽結(jié)晶破壞的能力隨著摻量的增大而下降，見圖8。從圖8可以看到，普通混凝土和摻量為25%的混凝土經(jīng)22次干濕循環(huán)后的膨脹不是很明顯，摻量為25%的混凝土有膨脹增大的趨勢(shì)。而復(fù)合微粉摻量增加到50%時(shí)，干濕循環(huán)超過(guò)14次后試件出現(xiàn)急劇膨脹的現(xiàn)象，經(jīng)22次干濕循環(huán)后其膨脹率達(dá)到了1%。袁曉露［29］等研究表明：干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕的耦合作用下，礦物摻合料的摻入非但未改善混凝土的抗侵蝕性能，反而加劇了其力學(xué)性能的損傷，見圖9。摻入礦物摻合料之所以加快了干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕耦合作用下混凝土的損傷，可能是因?yàn)楦蓾裱h(huán)的環(huán)境影響了礦物摻合料火山灰活性的發(fā)揮。在干濕交替的環(huán)境中，硫酸鹽結(jié)晶是造成混凝土破壞的主要因素?；炷琉B(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)摻合料的二次火山灰反應(yīng)并不充分，其產(chǎn)生的填充和孔細(xì)化等有利效果也沒(méi)有得到充分體現(xiàn)。相對(duì)化學(xué)侵蝕而言，這種情況對(duì)混凝土的鹽結(jié)晶破壞尤其不利。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，這種不利影響可能會(huì)降低。

圖7 在10%Na2SO4溶液中混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量隨干濕循環(huán)作用次數(shù)的變化曲線Fig.7 Variations of the relative dynamic modulus of elasticity of concretewith times of dry-wet cycles

圖8 復(fù)合微粉混凝土在Na2SO4溶液中干濕循環(huán)后的膨脹率Fig.8 The expansion rate of concrete mixed with composite powder after dry-wet cycles in Na2SO4solution

圖9 礦物摻合料混凝土的抗壓強(qiáng)度（在5%Na2SO4溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)，浸泡6 d，然后100℃干燥1 d）Fig.9 Compressive strength of concrete mixed with mineral admixture after dry-wet cycles in 5%Na2SO4solution for 6 d，then dried at 100℃for 1 d

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）礦物摻合料混凝土在連續(xù)浸泡的硫酸鹽溶液中，礦物摻合料只要摻量適當(dāng)，能夠提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。

（2）礦物摻合料混凝土在連續(xù)浸泡的硫酸鹽溶液中，礦渣的細(xì)度與礦渣的摻量密切相關(guān)。礦渣細(xì)度越細(xì)，降低摻量也能夠提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。

（3）干濕循環(huán)與硫酸鹽耦合作用下，礦物摻合料抵抗硫酸鹽侵蝕的能力研究結(jié)論不盡一致。大量的研究認(rèn)為礦物摻合料能夠提高改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力，另外一些研究認(rèn)為由于干濕循環(huán)的環(huán)境以及腐蝕前養(yǎng)護(hù)的齡期短，影響了火山灰活性的發(fā)揮，礦物摻合料不能提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)腐蝕前的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，可能會(huì)有所改善。在干濕循環(huán)環(huán)境下，礦物摻合料究竟能不能改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力，是礦物摻合料本身的化學(xué)組成問(wèn)題？摻量的問(wèn)題？還是干濕循環(huán)的制度問(wèn)題？當(dāng)前的研究幾乎沒(méi)有涉及到，這都需要以后做大量的研究。

（4）研究礦物摻合料抗硫酸鹽侵蝕時(shí)應(yīng)多考慮結(jié)構(gòu)混凝土真正的服役狀況，比如荷載、環(huán)境因素等，這樣才更具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，又能減少其排放對(duì)環(huán)境造成的負(fù)效應(yīng)。

Re ferences

［1］ Gao Lixiong（高禮雄）.Study on Resistance to Sulfate Attack on Cement Based Composites Material Containing Mineral Additive（摻礦物摻合料水泥基材料的抗硫酸鹽侵蝕性研究）［D］. Beijing：China Building Materials Academy，2005.

［2］ Niu Quanlin（牛全林），Zhang Yong（張 勇）.礦物質(zhì)混合材對(duì)水泥砂漿抗硫酸鹽腐蝕的影響［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society（硅酸鹽學(xué)報(bào)），2006，34（1）：114－117.

［3］ ROY D M，ARJUNAN P，SILSBEEM R.Effect of Silica Fume，Metakaolin and Low-Calcium Fly Ash on Chemical Resistance of Concrete［J］.Cem Concr Res，2001，31（12）：1 809－1 813.

［4］ ESHMAIEL G，HOMAYOON SP.Effect of Magnesium and Sulfate Ions on Durability of Silica Fume Blended Mixes Exposed to the Seawater Tidal Zone［J］.Cem Concr Res，2005，35（7）：1 332－1 343.

［5］ FISANG L J，DJURIC M.An Optimization of Fly Ash Quantity in Cement Blending［J］.Cement and Concrete Research，1995，25（7）：1 480.

［6］ Li Guanshu（李觀書）.粉煤灰混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society（硅酸鹽學(xué)報(bào)），2012，40（1）：39－48.

［7］ Cheng Yunhong（程云虹），Jiang Weidong（蔣衛(wèi)東），Yin Zhengfeng（尹正風(fēng)），et al.粉煤灰對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能影響的試驗(yàn)研究［J］.Highway（公路），2006（11）：128－130.

［8］ Kang Qiang（亢 強(qiáng)）.礦物摻合料對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能影響的研究［J］.Fly Ash Comprehensive Utilization（粉煤灰綜合利用），2009（3）：47－49.

［9］ Wang Aiqin，Zhang Chengzhi，Sun Wei.Fly Ash EffectsⅠ：The Morphological Effect of Fly Ash［J］.Cement and Concrete Research，2003（33）：2 023－2 029.

［10］ Wang Aiqin，Zhang Chengzhi，Sun Wei.Fly Ash EffectsⅡ：The Active Effect of Fly Ash［J］.Cement and Concrete Research，2004（34）：2 027－2 060.

［11］ Wang Aiqin，Zhang Chengzhi，Sun Wei.Fly Ash EffectsⅢ：The Microaggregate Effect of Fly Ash［J］.Cement and Concrete Research，2004（34）：2 061－2 066.

［12］ Gao Lixiong（高禮雄），YaoYan（姚 燕），Wang Ling（王玲）.粉煤灰對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響［J］.Journal of Guilin University of Technology（桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)），2005，25（2）：205－207.

［13］ Hu Shuguang（胡曙光），Qin Lixiang（覃立香），Ding Qingjun（丁慶軍），etal.礦渣對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的影響［J］.Journal ofWuhan University of Technology（武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)），1998，20（1）：1－3.

［14］ Li Hua（李 華），Sun Wei（孫 偉），Zuo Xiaobao（左曉寶）.礦物摻合料改善水泥基材料抗硫酸鹽侵蝕性能的微觀分析［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society（硅酸鹽學(xué)報(bào)），2014，40（8）：1 119－1 126.

［15］ Guo Shuhui（郭書輝），Pan Zhihua（潘志華），Wang Xuebing（王學(xué)兵），et al.摻有超細(xì)礦渣粉的水泥砂漿的抗硫酸鹽侵蝕性能［J］.Concrete（混凝土），2013（5）：127－129.

［16］ Xiao Jia（肖 佳），Deng Dehua（鄧德華），Yuan Qiang（元 強(qiáng)），et al.硅灰對(duì)水泥凈漿抗硫酸鹽侵蝕性能的改善作用［J］.Journal of Southwest Petroleum Institute（西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2006，28（3）：103－105.

［17］ Yang Debin（楊德斌），Zhou Junlong（周俊龍），Wang Hongtao（汪宏濤），etal.外加劑與礦物摻合料對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕的有效性研究［J］.Concrete（混凝土），2003（4）：12－15.

［18］ Jiang Demin（姜德民）.硅灰對(duì)高性能混凝土強(qiáng)度的作用機(jī)理研究［J］.Building Technique Development（建筑技術(shù)開發(fā)），2001，28（4）：44－46.

［19］ Huang Weirong（黃維蓉），Zhang Shulin（張淑林），Huang Xing（黃 星）.多元摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能試驗(yàn)研究［J］.Concrete（混凝土），2011（9）：64－67.

［20］ Ma Baoguo（馬保國(guó)），Luo Zhongtao（羅忠濤），Gao Xiaojian（高小建），etal.礦物摻合料對(duì)水泥砂漿硫酸鹽侵蝕的影響及機(jī)理［J］.Journal of Railway Science and Engineering（鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)），2006，3（6）：46－49.

［21］ Qiao Hongxia（喬紅霞），He Zhongmao（何忠茂），Liu Cuilan（劉翠蘭）.粉煤灰混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的動(dòng)彈性模量研究［J］.Fly Ash Comprehensive Utilization（粉煤灰綜合利用），2006（1）：6－8.

［22］ Qiao Hongxia（喬宏霞），Zhou Mingru（周茗如），He Zhongmao（何忠茂），et al.硫酸鹽環(huán)境中混凝土的性能研究［J］.Journal of Basic Science and Engineering（應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)），2009，17（1）：77－83.

［23］ Yu Zhenxin（余振新），Gao Jianming（高建明），Song Luguang（宋魯光），et al.荷載－干濕交替－硫酸鹽耦合作用下混凝土損傷過(guò)程［J］.Journal of Southeast University（Natural Science Edition）（東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）），2012，42（3）：487－491.

［24］ Jin Zuquan（金祖權(quán)），Guo Xuewu（郭學(xué)武），Hou Baorong（侯保榮），et al.礦渣混凝土硫酸鹽腐蝕研究［J］.Journal of Qingdao Technological University（青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)），2009，30（4）：75－78.

［25］ Cao Pengfei（曹鵬飛），Wu Bin（吳 斌），Liu Guanguo（劉冠國(guó)），et al.臨海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)抗硫酸鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗(yàn)研究［J］.Special Structures（特種結(jié)構(gòu)），2012，29（6）：1－4.

［26］ Huang Weirong（黃維蓉），Yang Debin（楊德斌），Zhou Jianting（周建庭），et al.復(fù)摻技術(shù)對(duì)混凝土抗硫酸鹽干濕循環(huán)性能的影響［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University（Natural Science）（重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）），2012，31（2）：243－246.

［27］ Sahmaran M，Erdem T K，Yaman IO.Sulfate Resistance of Plain and Blended Cements Exposed to Wetting-Drying and Heating-Cooling Environments［J］.Construction and Building Materials，2007，21：1 771－1 778.

［28］ Yang Qianrong（楊錢榮），Tang Yue（唐 越），Hua Xia（華 夏）.摻復(fù)合摻合料混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能研究［J］.Fly Ash Comprehensive Utilization（粉煤灰綜合利用），2010（2）：3－6.

［29］ Yuan Xiaolou（袁曉露），Li Beixing（李北星），Cui Gong（崔 鞏），et al.干濕循環(huán)－硫酸鹽侵蝕下混凝土損傷機(jī)理的分析［J］.Highway（公路），2009（2）：163－166.

專欄特約編輯朱美芳

朱美芳：女，1965年生，教授，博士生導(dǎo)師；國(guó)家杰出青年基金獲得者，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)，纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，“材料學(xué)”國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科帶頭人，教育部高等學(xué)校材料科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，“高分子材料與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”副主任委員，全國(guó)工程專業(yè)學(xué)位研究生教育指導(dǎo)委員會(huì)委員，科技部“十五”“863”計(jì)劃新材料領(lǐng)域納米材料專項(xiàng)總體組專家成員；擔(dān)任中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì)委員、上海市新材料學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)等；擔(dān)任《Progress in Natural Science：Materials International》、《Journal of Fiber Bioengineering and Informatics》、《高分子學(xué)報(bào)》等12個(gè)期刊編委；長(zhǎng)期從事高聚物纖維、有機(jī)／無(wú)機(jī)雜化材料及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究，發(fā)表論文220余篇，獲授權(quán)專利80余項(xiàng)；近5年承擔(dān)完成國(guó)家科技部、教育部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、工信部、上海市等項(xiàng)目30余項(xiàng)；先后獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（2006）、國(guó)家有突出貢獻(xiàn)中青年專家（1998）、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、國(guó)家百千萬(wàn)人才國(guó)家級(jí)人選（2004）、何梁何利科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)（2009）、中國(guó)青年女科學(xué)家獎(jiǎng)（2010）、上海市十大科技精英、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

特約撰稿人王際平

王際平：男，1959年生，教授，博士生導(dǎo)師；2010年獲選為國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘專家，2011年9月加盟浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，任“先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任；1994年獲德州大學(xué)阿靈頓校區(qū)化學(xué)系有機(jī)及高分子化學(xué)博士學(xué)位，曾任美國(guó)農(nóng)業(yè)部南方研究中心技術(shù)顧問(wèn)，美國(guó)農(nóng)業(yè)部ARS 306國(guó)家項(xiàng)目專家評(píng)議組成員，美國(guó)國(guó)家紡織研究中心項(xiàng)目評(píng)審專家；美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員，美國(guó)紡織化學(xué)家及染色家協(xié)會(huì)（AATCC）高級(jí)會(huì)員，AATCC編輯顧問(wèn)委員會(huì)委員，香港《Research Journal of Textiles and Apparel》特邀編輯；2012年成功牽頭申報(bào)國(guó)家級(jí)紡織與日用化學(xué)國(guó)際科技合作基地，任基地主任；現(xiàn)研究方向?yàn)椋褐悄芨叻肿硬牧吓c智能紡織品；紡織及輕化工業(yè)中節(jié)能減排新技術(shù)和新產(chǎn)品研究開發(fā)；紡織品及服裝護(hù)理機(jī)理研究以及新技術(shù)和新工藝開發(fā)應(yīng)用；表面化學(xué)及生物新技術(shù)在紡織和輕工業(yè)中的基礎(chǔ)應(yīng)用研究；綠色、天然、環(huán)保日用消費(fèi)品的研究開發(fā)。

特約撰稿人史向陽(yáng)

史向陽(yáng)：男，1970年生，東華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師；東華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程一級(jí)學(xué)科、分析化學(xué)二級(jí)學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人，生物工程系主任；美國(guó)密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)納米技術(shù)研究所客座研究員，葡萄牙馬德拉大學(xué)化學(xué)系邀請(qǐng)納米技術(shù)主任；美國(guó)化學(xué)會(huì)、中國(guó)化學(xué)會(huì)、中國(guó)生物材料委員會(huì)會(huì)員，上海市生物物理學(xué)會(huì)理事；主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中德科學(xué)基金研究交流中心項(xiàng)目、上海市科委納米專項(xiàng)、葡萄牙科技部項(xiàng)目等重要課題18項(xiàng)，參與“973”課題、“863”項(xiàng)目等重要課題4項(xiàng)；研究成果發(fā)表在影響較高的專業(yè)雜志上，最高影響因子26.383，影響因子超過(guò)3.0以上的文章有112篇，影響因子超過(guò)7.0以上的文章有25篇；發(fā)表7篇專著和157篇會(huì)議論文及摘要；申請(qǐng)60項(xiàng)專利，授權(quán)專利24項(xiàng)。主要從事高分子化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、納米技術(shù)、細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)物理等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的研究。

特約撰稿人劉向陽(yáng)

劉向陽(yáng)：男，1958年生，教授，博士生導(dǎo)師；2012年7月，獲選為中組部千人計(jì)劃專家，加盟廈門大學(xué)；任（第五屆）亞洲晶體生長(zhǎng)及技術(shù)協(xié)會(huì)主席，國(guó)際晶體生長(zhǎng)協(xié)會(huì)理事，現(xiàn)為新加坡中國(guó)科技促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，新加坡物理學(xué)會(huì)終生Fellow；任《Biophys Rev Lett》主編、《J Crystal Growth》特約客座主編；在《Nature》、《J Am Chem Soc》等國(guó)際頂級(jí)科技雜志上發(fā)表200余篇論文，編著專著4部，獲授權(quán)國(guó)際專利5項(xiàng)；獲新加坡2007年杰出研究者獎(jiǎng)等眾多國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)。研究方向：晶體／液界面結(jié)構(gòu)，結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及形態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)；生物功能材料；軟物質(zhì)及生物仿生功能材料。

特約撰稿人王 銳

王 銳：女，1963年生，教授，博士生導(dǎo)師；享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家，北京市有突出貢獻(xiàn)科學(xué)技術(shù)管理人才，北京市新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程人選，中國(guó)紡織學(xué)術(shù)帶頭人，科技北京百名領(lǐng)軍人才；中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì)委員，中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)化纖專業(yè)委員會(huì)委員，北京市及國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)評(píng)審專家；主要從事成纖聚合物的合成及改性、功能性纖維制備及結(jié)構(gòu)性能研究、超細(xì)纖維成形技術(shù)及理論等方面研究；曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，光華工程科技獎(jiǎng)青年獎(jiǎng)，香港桑麻紡織科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，改革開放30年推動(dòng)紡織產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)重大技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

Research Progress on Sulfate Resistance of Concrete w ith M ineral Adm ixture in Different Environm ents

LIU Fang1，YOU Zhanping1，WANG Hainian1，SHENG Yanping2
（1.School of Highway，Chang’an University，Xi’an 710061，China）（2.School ofMaterials Science and Engineering，Chang’an University，Xi’an 710061，China）

Sulfate attack is one of the hot topics in the study of concrete durability.The incorporation ofmineral admixtures changes concrete composition and refines pore structure of concrete，which p lays an important role on the concrete resistance to sulfate attack.Chemical composition，fineness，dosage，etc.of admixture have great influence on concrete resistance to sulfate attack.When external corrosion environment is different，the resistance to sulfate attack ofmineral admixture concrete also has significant difference.Abundant studiesmanifest thatmineral admixtures can significantly improve the ability of resistance to sulfate attack of concrete in continuous immersion of sulfate solution as long as the content is appropriate.In dry-wet circulation and sulfate solution condition，it is controversial thatmineral adm ixtures of concrete resist to sulfate attack.Some studies have shown thatmineral admixtures can improve the ability of resistance to sulfate attack of concrete，some studies，however，hold the opposite conclusion，which need further study.

m ineral admixtures；sulfate attack；dry-wet circulation；continuous immersion；durability

TU528

A

1674－3962（2014）11－0682－07

2014－05－14

“十二五”國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（No.2011BAE27B04）

及通訊作者：劉 芳，女，1978年生，博士研究生，Email：cherry 1226＠yeah.net

10.7502／j.issn.1674－3962.2014.11.06