11硫酸盐的侵蚀
硫酸盐对混凝土的侵蚀：去伪存真
P.K.Mehta
加州的许多房主最近花费了几百万美元诉讼费一事，引起了美国建筑业的高度重视。这些诉讼常常涉及混凝土表面由于盐类物理侵蚀造成的剥落，而这种侵蚀被混淆为硫酸盐化学侵蚀。盐侵蚀是一种纯物理现象，它在一定条件下，例如砖、石或质量不好的混凝土暴露在碱性盐溶液，包括硫酸盐（但不局限于硫酸盐）溶液环境时会发生。此外，诉讼还包括对热养护的混凝土制品（铁路轨枕），一直认为其膨胀和开裂是延迟生成钙矾石（DEF）这种体内产生的硫酸盐侵蚀所造成的。从解释DEF造成膨胀和开裂的机理看来，似乎这种现象与以往所说的硫酸盐侵蚀存在很大的区别。
许多已发表或未经发表的，关于硫酸盐侵蚀的文献存在着相互矛盾和混淆的观点，已经引起公众的忧虑。硫酸盐侵蚀造成混凝土损伤的问题到底有多严重？它会导致结构破坏吗？由于DEF所造成损伤的机理是否就与那些外来硫酸盐侵蚀不一样？为了讨论这些问题，有必要详细浏览一下现状和新的研究成果。为了提供一些背景，本文在对选择的文献进行评述，试图解答上述问题之前，先简短地回顾一些历来在这方面的观点。
以往的一种观点
早在1915年美国标准局Wig 和Williams发表的一篇技术文章中[1]，谈到自1900年以来，美国西部贫瘠地区暴露于表面盐碱土和水环境里混凝土瓦解的原因，一直是工程师们和用户探讨的对象。作者们观察到：“在这些地区，许多混凝土结构物并没有受到盐类影响的迹象，但有些就出现受侵蚀的表征，用户们倾向于把所有的破坏现象归因为周围可见的碱所造成。于是，这种在美国东部是由于所用原材料品质不良或生产与浇注不当而造成的破坏现象，常常在西部被盐碱侵蚀作用的解释所替代。”
为了说明观点，Wig 和Williams在文章中引用了几个工程实例[2]。他们注意到：一条坐落在富硫酸钠土质上的灌溉工程经过7年的运行，一部分混凝土结构仍然完好，而另一部分就完全瓦解了，用手就可以抠下来；而且，混凝土里的孔隙被盐所填满。通过对混凝土排水渠（水里含有从土中溶解的硫酸盐）取样，并浸泡在0.1%或更大浓度的硫酸碱（钾或钠）溶液里进行的现场试验，得出以下结论：
• 多孔的渠片，由于用的是比较干稠的贫混凝土拌合物，已经瓦解；
• 瓦解是由于孔隙里的盐结晶引起的膨胀，以及溶液对水泥组分产生的化学侵蚀引起混凝土劣化所导致。
可见，早在20世纪初，研究者们就已经认识到暴露于碱性硫酸盐环境中的混凝土受侵蚀的基本特征；也已经知道：并非所有硅酸盐水泥混凝土都受到侵蚀，而只有那些配合比和制备不良，因此抗渗透性很差的混凝土，在暴露于某种不利的环境时，易于受到硫酸盐侵蚀；已经知道：多孔混凝土的劣化可由于碱性硫酸盐在孔隙里结晶的纯物理现象所导致，也会因水泥浆被硫酸盐溶液的渗透而分解所导致。研究者们还知道：与盐结晶相关的物理侵蚀，不限于碱性硫酸盐溶液，例如，在碱性碳酸盐溶液条件下，或者其它多孔材料，如天然石材与圬工结构上也同样发生。
至于硫酸盐引起的化学侵蚀，可以追溯到1892年，硅酸盐水泥浆体中的钙和铝相形成钙矾石会引起膨胀和开裂。在水化良好的硅酸盐或普通水泥浆里，初始的含铝相是单硫型的硫铝酸钙和水化铝酸钙——二者在硫酸盐溶液里都不稳定。一些研究者还报道：硫酸盐侵蚀主要的含钙相形成了石膏。提出过几种机理，认为是钙矾石和石膏的形成，引起了膨胀和开裂，以及混凝土强度和粘结力丧失。在1990年，Cohen和Mather证实了上述两个假定[3]。根据其中的一个假定，和钙矾石形成相关的结晶生长压是产生膨胀的原因；根据另一假定，暴露于高pH值环境的钙矾石微晶是膨胀和开裂的原因。
1992年，Mehta发表一篇简短的评述[4]，回顾了过去60年来有关现场出现硫酸盐侵蚀的情况，从几个混凝土结构长期暴露于硫酸盐环境的实际例证可以得出结论：硫酸盐化学侵蚀的首要表征是与钙矾石和石膏（两者均由水泥水化的主要产物，即氢氧化钙和水化硅酸钙的化学分解所得）形成相关的粘结力和强度的丧失，然而通常只强调用实验室方法可以得到的与钙矾石有关的膨胀。
近十年发表的文献
下面对近10年来发表有关硫酸盐的物理侵蚀、化学侵蚀，内部与外部的DEF，以及用整体方法论对硫酸盐侵蚀问题分析的文献进行回顾。
硫酸盐物理侵蚀
1989年Novak和Colville发表了他们在加州南部对一些使用20~30年的住房屋面板进行调查的结果[5]，该地区的土壤和地下水含有高浓度的盐类，主要是硫酸钠和氯化钠。劣化的混凝土显示出实验室试验所见典型的受化学侵蚀的特征。然而，对混凝土试件的分析却表明：化学反应的产物，即钙矾石和石膏并没有发现，而在裂缝里却有大量无水硫酸钠和十水硫酸钠的白色结晶沉淀。作者提出：暴露于干燥条件下可渗水的混凝土中，含盐溶液可以通过毛细管上升到表面。
随后由于表面蒸发作用，溶液过饱和，于是盐结晶析出，产生的压力足以引起开裂。这个结合实际的研究清楚地表明：混凝土的原始质量和结构物暴露的微气候条件影响硫酸盐侵蚀的类型。土壤和水中存在高浓度硫酸盐时，任何人不能就此武断地下结论：混凝土劣化必定是由硫酸盐化学侵蚀所引起。
Haynes, O’Neill和Mehta还察觉到[6]：孔隙中硫酸盐的结晶对混凝土造成的物理侵蚀还很少被人们所注意，这是因为它常被误认为是硫酸盐的化学侵蚀所致。从现场和实验室研究得出的结果，作者们认为：混凝土由于硫酸盐结晶造成的物理侵蚀，是以表面剥落为表征的。此外，质量不良的混凝土表面逐渐地失重可能是十分显著的，但这不会导致结构破坏。
依据对圬工结构受盐结晶作用而腐朽的机理研究，Binda和Baronio讨论了受盐结晶作用引起损伤与否的微气候条件[7]，根据他们的观点，这取决盐结晶的场所，水从材料表面蒸发的速率和盐液向那里补充两者之间达到了动平衡。当蒸发速率小于水从混凝土（或圬工结构）体内向那里补充的速率时，盐结晶就在表面形成。•
显然，这种称之为风化的现象不会引起任何损伤（因为在潮湿条件下，用低等级混凝土铺筑的地面或基础经常被风化层所覆盖，但从未发现形成损伤）。只有当盐溶液通过材料的孔隙迁移速率小于蒸发率，表面下形成干燥区，孔隙里的盐结晶才会引起膨胀与成片剥落。
Binda和Baronio观察到[7]：圬工结构受盐结晶和晶体生长压作用，在溶液里所含盐类会与水结合的时候尤其严重。例如，无水硫酸钠和无水碳酸钠在形成含10个结晶水的生成物时，由于密度差很大（Na2SO4与Na2SO4•10H2O的密度分别为2.66cm3/g和1.44cm3/g），无水盐类在转化为水化物时，要伴随着体积明显地增大。Folliard和Sandberg[8]的试验表明：和结构从Na2SO4向Na2SO4•10H2O转变的同时，体积明显地膨胀了。在20℃时，相对湿度大于等于71%时就会发生上述转化；而在30℃时，相对湿度要大于等于81%时，也会发生上述转化。有意思的是碳酸钠会发生与此相似的相变。当温度和湿度条件在世界许多地区每天的环境变化范围里改变时，经常的温湿度循环显然会产生积累性的影响，造成多孔材料的劣化，无论是混凝土，还是烧土制品；也无论这盐类是硫酸钠，还是碳酸钠。显然，并不是晶体生长压，而是从Na2SO4向Na2SO4•10H2O的转化，才是造成膨胀或开裂的根本原因。
最近Hime和Mather[9] 发表了一篇综述，重申混凝土暴露于硫酸盐环境，可能会导致破坏，但这与硫酸盐侵蚀无关，因此也不取决于所用水泥的类型。他们引用了美国波特兰水泥学会评定长期暴露在含硫酸钠和硫酸镁土质的棱柱体的试验结果（Stark报道[10]），观察到只有地面以上的试件出现严重的损坏；而地面以下的试件，虽然和硫酸盐土质直接接触，却未发现任何破坏迹象；同时，浸没在10%硫酸盐溶液里的试件，也同样没有出现破坏迹象。由于破坏了的混凝土中并不存在大量钙矾石和石膏，因此不能归因为硫酸盐化学侵蚀。
根据他们所说，这种现象属于物理侵蚀，即盐溶液的渗入和结晶在一定条件下会导致破坏。然而，当能够与水结合的盐，例如硫酸钠，经受环境温湿度条件反复变化引起的可逆相变时，其它导致破坏的机理也在发生作用。
硫酸盐化学侵蚀
当发生硫酸盐化学侵蚀时，硫酸根离子和水泥浆组分进行了化学反应。根据对许多处于硫酸盐土质环境实际结构物情况的了解，笔者在前面提到的一篇文章里[4]曾做过下述报道：
• 难以发现混凝土结构的膨胀和开裂是单纯由于硫酸盐侵蚀所造成的例证（虽然这种现象在实验室硫酸盐浸泡试验时经常观察到）。现场的经验表明：已渗水的混凝土长期暴露于含硫酸盐水之中，侵蚀通常表现为与水泥水化产物的化学分解相关的粘结力和强度的丧失，以及钙矾石、石膏和一种含有碳酸盐、硫酸盐的复盐(thaumasite*)生成。
• 看来混凝土的渗透性，而不是水泥化学，才是硫酸盐侵蚀中最重要的因素。对处于严酷环境条件下已劣化混凝土的试件微结构进行的检验表明：产生微裂缝和随之混凝土渗透性的增大——以及环境中水分的存在——是发生硫酸盐侵蚀必要的先决条件。
• 硫酸盐侵蚀很少成为单纯引起混凝土劣化现象的主因，所以一个混凝土劣化的整体论，必须考虑到形成裂缝和微裂缝的其它原因，例如剧烈的温度和湿度循环、盐结晶、结冰、碱-骨料反应以及钢筋锈蚀。
• 形成钙矾石的体积，是受硅酸盐水泥里活性铝的含量所制约，然而，钙矾石和膨胀并不直接相关；在一个钙和氢氧根饱和的环境里，钙矾石以细粒结晶沉积，仅由于晶粒间的结合不良而会吸水膨胀。只有在硬化水泥浆中氢氧化钙和硅酸钙水化物受硫酸盐侵蚀与碳化作用，部分或全部发生分解，其强度与约束能力降低而产生的钙矾石膨胀时，才会出现体积明显地胀大。
• 从以上试验证据和理论分析，看来结晶生长机理不是硫酸盐化学侵蚀中导致钙矾石膨胀的原因。实际上，钙矾石和石膏的存在是症状，而不是原因，原因来自微结构的破坏。
译者注*：thaumasite的分子式为(Ca[Si(OH) 6]2•(SO4)2(CO3)2•24H2O),是水泥浆里C-S-H和氢氧化钙在低温、连续潮湿及存在硫酸根、碳酸根离子的环境，受硫酸盐侵蚀转化生成的产物之一（另一产物是石膏）。 笔者在文章中曾引用Reardon的数据，来解释水化的硅酸盐水泥浆受硫酸盐侵蚀时钙逐渐降解的过程，届时pH值也随之减小。当pH从11.6减小至10.6时，钙矾石分解形成了石膏。当起缓冲作用的氢氧化钙的阳离子消失后，水化硅酸钙的钙硅比开始从2.1降到0.5，pH则减小到9或者更小，然后水化硅酸钙完全分解。
从现场调查得到的结论被最近的硫酸盐侵蚀研究所证实，根据Taylor和Gollop[12]，膨胀和开裂很可能直接或间接由钙矾石形成所引起，同时软化和解体是因为硅酸钙所引起。笔者同意后一过程看来在实践中至少和膨胀与开裂一样重要。当钙不能从氢氧化钙所得到时，水泥里的硅酸钙开始分解和硅钙比降低。膨胀和开裂发生在靠近石膏形成区的表面，但更可能的是与钙矾石的生成有关，水被生成的钙矾石所吸收。
Thaulow和Jakobsen指出[13]：孔隙和裂缝中针状钙矾石的形成在硬化混凝土与水接触的情况下是常见的，因此钙矾石的存在不是诊断硫酸盐侵蚀的征候。为诊断硫酸盐侵蚀，靠近表面浆体的膨胀，形成平行表面的裂缝，被石膏所填充或部分填充是肯定存在的。硫酸盐相，例如石膏的形成，通过水泥浆的溶解而产生。在显微镜下，这种现象由水泥浆受硫酸盐侵蚀时，氢氧化钙晶体消失和硅酸钙水化物硅钙比降低可以得到证实。
水泥产品的相关标准
水泥产品的相关标准
序号 产品单元 标准号 标准名称
1
通用水泥 GB/T 176-2008 水泥化学分析方法
2 GB/T 203-2008 用于水泥中的粒化高炉矿渣
3 GB/T 208-2014 水泥密度测定方法
4 GB/T 750-1992 水泥压蒸安定性试验方法
5 GB/T 1345-2005 水泥细度检验方法（筛析法）
6 GB/T 1346-2011 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验方法
7 GB/T 1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰
8 GB/T 1871.1-1995 磷矿石和磷精矿中五氧化二磷含量的测定 磷钼酸喹啉重量法和容量法
9 GB/T 2419-2005 水泥胶砂流动度测定方法
10 GB/T 2847-2005 用于水泥中的火山灰质混合材料
11 GB/T 4131-2014 水泥的命名原则和术语
12 GB/T 5483-2008 天然石膏
13 GB/T 6566-2010 建筑材料放射性核素限量
14 GB/T 6645-2008 用于水泥中的粒化电炉磷渣
15 GB/T 8074-2008 水泥比表面积测定方法（勃氏法）
16 GB 9774-2010 水泥包装袋
17 GB/T 12573-2008 水泥取样方法
18 GB/T12957-2005 用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法
19 GB/T 12960-2007 水泥组分的定量测定
20 GB 16780-2012 水泥单位产品能源消耗限额
21 GB/T 17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）
22 GB/T 18046-2008 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉
23 GB/T 21371-2008 用于水泥中的工业副产石膏
24 GB/T 21372-2008 硅酸盐水泥熟料
25 GB/T 26748-2011 水泥助磨剂
26 GB 31893-2015 水泥中水溶性铬（VI）的限量及测定方法
TB10424标准铁路混凝土标准要求资料
/'
TB10424-2010 铁路混凝土工程施工质量验收标准
主控项目
钢筋 进场按每批检查直径、每延米重量抽取试件做屈服、抗 拉、伸长率、冷弯，应符合 GB1499 （钢筋混凝土用钢） 检查数量：同牌号、同炉罐号、同规格每 60t 为一批，不足 60t 也按一批计。施工单位每批抽检一次，监理单位按施工 单位 10%见证检验至少一次。
检验方法 : 施工单位全部检查质量证明文件，监理单位全部 检查质量证明文件、试验报告并进行见证检验。 钢筋保护层垫块： 垫块强度和耐久性应不低于结构本体砼的 标准。 检验方法： 垫块制作单位每半年提供一次第三方检测 报告，施工和监理单位检查质量证明文件和检测报告。 钢筋机械连接 用套筒及锁母的材料、品种、规格必须符合设 计要求，设计无要求应符合型式试验确定采用的套筒技术要
求。外观质量和尺寸检查符合《铁路混凝土工程钢筋机械连 接技术暂行规定》 。套筒及锁母的材料、品种、规格施工、 监理全部检查。同批、同材料、同型式、同规格的每 2000 个套筒或锁母为一批，施工检 2%，且不少于 20 个，监理按 施工 20%见证，且不少于 4
个。 检验方法： 观察和量规检查， 全部检查质量证明文件，内螺纹尺寸及公差采用专用螺纹塞 规检测。
钢筋连接： 检验数量 ，钢筋接头外观质量施工、监理单位全
部检查。焊接接头的力学性能检验以同等级、同规格、同接 头形式和同一焊工完成的每 200 个为一批，不足 200 也按一 批计。机械连接接头的力学性能检验以同一施工条件下同批 材料、同等级、同规格、/'
同型式的每 500个为一批，不足 500 也按一批计。监理单位按施工抽检次数的 20%见证试验，但
至少一次。 检验方法： 外观观察和尺量。对焊接接头和机械 连接接头做拉伸，闪光对焊增做冷弯。监理单位检查报告并 见证。
混凝土： 当混凝土原材料和施工工艺等发生变化时，必须重 新选定配合比。当施工工艺和环境条件未发生明显变化、原 材料的品质在合格的基础上发生波动时，可对混凝土外加剂 用量、粗骨料分级比例。砂率进行适当调整，调整后的混凝 土的拌合物性能应与原配合比一致。
土木工程材料复习试题
一、 名词解释
吸湿性 水硬性胶凝材料 水泥石腐蚀 混凝土拌合物离析 表观密度 抗渗性
初凝时间 混凝土拌合物和易性 混凝土的强度等级
二、 判断题
1. 在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。
2. 建筑石膏制品可以防火性能好，可以在高温条件下长期使用。
3. 强度不合格的水泥应作废品处理。
4. 体积安定性不合格的水泥在空气中放置一段时间后，安定性可能合格了。
5. 粒化高炉矿渣是一种非活性混合材料。
6. 保持砂率不变增加砂石用量，可以减小混凝土拌合物的流动性。
7. 矿渣水泥适合于有抗渗要求的混凝土工程。
8. 在混凝土中掺入适量减水剂，不减少用水量，则可改善混凝土拌合物和易性，显著提高混凝土的强度，并可节约水泥的用量。
9. 混凝土的强度平均值和标准差，都是说明混凝土质量的离散程度的。
10. 砌筑砂浆的强度，无论其底面是否吸水，砂浆的强度主要取决于水泥强度及水灰比。
11. 多孔砖和空心砖都具有自重较小、绝热性较好的优点，故它们均适合用来砌筑建筑物的内外墙体。
12. 吊车梁和桥梁用钢，要注意选用韧性大，且时效敏感性大的钢材。
13. 石油沥青只作胶凝材料使用。
14. SBS 改性沥青卷材适合高温地区建筑防水。
15. 沥青用量降低会显著影响沥青路面的寿命。
1.√ 2. × 3. × 4.√ 5. × 6. √ 7. × 8. × 9. × 10. × 11. × 12. × 13. × 14. √
15.√
16. 材料的密度一定高于其表观密度。
17. 材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。
18. 在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏大。 19. 流动性大的混凝土比流动性小的混凝土强度高。
20. 抗渗性要求高的混凝土工程不能选用普通硅酸盐水泥。
21. 在混凝土中掺入适量减水剂，不减少用水量，则可改善混凝土拌合物和易性，显著提高混凝土的强度，并可节约水泥的用量。
水泥工艺技术题
专材071,075,076班暑假作业
发表日期：2008-6-5 出处： 材料系 作者：李文富 本页面已被访问 1442 次
专材071,075,076班的同学请注意:
因地震,本期《水泥工艺技术》未授完教学內容采网络教学的方式,具体教学要点和复习题如下(授课教师:李文富):
一.《水泥工艺技术》7~9及11章网络教学要点:
1. 水泥制成工艺的概念 。
2水泥制成的任务。
3．水泥组成材料的工艺处理及要求。
4．水泥组成材料的配比设计。
5．水泥粉磨细度要求。
6．水泥粉磨特点。
7．管球磨粉磨的基本流程。
8．提高管磨水泥粉磨产质量技术途径。
9．挤压粉磨技术：挤压预粉磨工艺，挤压混合式粉磨工艺，挤压联合粉磨工 艺，挤压半终粉磨工艺，挤压终粉磨工艺。
10．水泥储存作用，水泥均化必要性及均化方法。
11．凝结时间：定义、初凝和终凝时间的要求、作用、影响凝结时间的因素、凝结时间的调节（急凝和假凝的概念、区别、原因、防止、石膏掺量的确定）
12、水泥强度：作用、影响水泥强度的因素、
13、体积变化：化学减缩（概念、矿物减缩顺序、化学减缩危害、影响因素）
干缩湿胀（概念、干缩湿胀对结构影响、影响因素）
14、水化热：概念、危害、影响因素
15、硅酸盐水泥耐久性：抗渗性和抗冻性概念、提高抗渗性和抗冻性措施。
环境介质的侵蚀（淡水侵蚀过程、加剧侵蚀的原因） （离子交换器侵蚀：侵蚀机理、侵蚀程度）
硫酸盐侵蚀：特征、侵蚀机理
16、改善耐久性：影响耐久性因素、物理方法、化学方法。
17、碱集料反应及防止
18、普通混凝土：组成材料的要求、结构与性质、配合比的设计。
19、石灰质、粘土质原料的质量控制：矿山控制、进厂控制、质量要求
20、生料的质量控制：入磨物料的质量控制、出磨生料质量控制方法、入窑生料的质量控制要求。
21、熟料的质量控制：控制项目及要求。
TB10424-2018铁路混凝土修改部分对照表
新版TB10424-2018与TB10424-2010试验相关修改部分对照表
序号 条文与内容 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2018 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2010
页码 新规范修订内容 页码 原规范内容
1 3 基本规定
3.2 验收单位划分 P9 新增：3.1.11符合下列条件之一的，可减少抽样检验、试验数量，调整后的抽样检验、试验方案应由施工单位编制，并报监理单位、建设单位审核确认。 1、同一项目中相同施工单位施工的多个単位工程、使用同一生产厂家的同品种、同规格、同批次的材料、构配件、半成品。
2、同一施工单位在现场加工的成品、半成品、构配件用于同一项目的多个单位工程 。
3、在同一项目中、针对同一抽样对象已有检验成果可以重复利用。
4、获得产品认证的产品或来源稳定、且连续三批次均一次检验合格的产品。
2 3 基本规定
3.4 验收程序和组织 P11 新增：3.4.1原材料、构配件、半成品进场后，施工单位、监理单位相关人员按本标准及国家、行业相关标准的规定进行进场检验，并可按本标准附录表B.0.1填写验收记录。
3 3 基本规定
3.4 验收程序和组织 P11 新增：3.4.2混凝土拌和物出场前，施工单位、监理单位相关人员对拌和物采用的原材料、配合比设计、拌和物的拌和过程等进行验收，并可按本标准附录表B.0.2填写混凝土拌和物出场质量验收记录。
4 4 模板及支架（拱）分项工程
4.3 模板及支（拱）架拆除 P14 表4.3.1 （第三行）悬臂梁（板）跨度—，强度≥100 P14 表4.3.1 悬臂梁（板）跨度≤2，强度百分率≥75；跨度〉2，强度≥100
【最新精选】环境类别作用等级
环境类别及作用等级
混凝土结构所处环境类别分为碳化环境、氯盐环
境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境。不同类别环境的作用等级可按表1、2、3、4、5、所列环
境条件特征进行划分。
表1碳化环境 环境作用等级 环境条件特征
T1 室内年平均相对湿度<60%
长期在水下（不包括海水）或土中
T2 室内年平均相对湿度≥60%
室外环境
T3 水位变动区
干湿交替
注：当混凝土薄型结构的一侧干燥而另一侧湿润或饱水时，其干燥一侧混凝土的碳化环境作用等级应按T3
级考虑。 表2氯盐环境
环境作用等级 环境条件特征
L1 长期在海水水下区
离平均水位15m以上的海上大气区
离涨潮岸线100m～300m的陆上近海区
L2 离平均水位15m以上的海上大气区
离涨潮岸线100m以内的陆上近海区
海水潮汐区或浪贱区（非炎热地区）
L3 海水潮汐区或浪贱区（南方炎热地区）
盐渍土地区露出地表的毛细吸附区
遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位
表3化学侵蚀环境 化学侵蚀类型 环境作用等级 H1 H2 H3 H4
硫酸盐侵蚀 环境水中SO42含量，mg/L ≥200 ≤600 >600 ≤3000 >3000 ≤6000 >6000
强透水性环境土中SO42含量，mg/kg ≥2000 ≤3000 >3000 ≤12000 >12000 ≤24000 >24000
弱透水性环境土中SO42含量，mg/kg ≥3000 ≤12000 >12000 ≤24000 >24000
盐类结晶侵蚀 环境土中SO42含量，mg/kg ≥2000 ≤3000 >3000 ≤12000 12000
酸性侵蚀 环境水中PH值 ≤6.5 ≥5.5 <5.5 ≥4.5 <4.5 ≥4.0
二氧化碳侵蚀 环境水中侵蚀性CO2含量，mg/L ≥15 ≤40 >40 ≤100 >100
镁盐侵蚀 环境水中Mg2+含量，mg/L ≥300 ≤1000 >1000 ≤3000 >3000
建筑材料与检测-梅杨-习题及参考答案
注意：1.黄色底色内容为部分习题参考答案；
2.第二章选择题第四题、第七章选择题第二题、案例题第二题、第六章第三题红字内容为校对后修改的内容。
第一章 绪论 习题
1.指出所居住场所或教室中常用建筑材料的种类和主要作用。
2.建筑材料按照化学成分如何进行分类？
3.分组讨论建筑材料检测中见证取样的必要性。
4.利用业余时间找到几种现行建筑材料的产品标准，了解建筑材料各级标准的基本内容
和格式。
第二章 建筑材料的基本性质 习题
1.选择题
（1）当材料的润湿角θ A 时，称为憎水性材料。
A、>90° B、≤90° C、0°
（2）当材料的软化系数 A 时，可以认为是耐水材料。
A、>0.85 B、>0.8 C、>0.75
（3）颗粒材料的密度为ρ，表观密度为ρ0，堆积密度为ρ0′，则存在下列关系 C
A、ρ>ρ0′>ρ0 B、ρ0>ρ>ρ0′ C、ρ>ρ0>ρ0′
（4）含水率为5％的湿砂220g，其干燥后的重量是 B g。
A、209 B、209.5 C、210
（5）材质相同的A、B两种材料，已知表观密度ρ0A>ρ0B，则一般情况下A材料的保温效果与B材料相比 B 。
A、好 B、差 C、差不多
2.简答
（1）何谓材料的实际密度、体积密度和堆积密度? 它们有何不同之处?
（2）建筑材料的亲水性和憎水性在建筑工程中有什么实际意义?
（3）何谓材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性和抗冻性?各用什么指标表示?
（4）材料的孔隙率与孔隙特征对材料的表观密度、吸水、吸湿、抗渗、抗冻、强度及保
温隔热等性能有何影响?
（5） 解释下列名词符号。
①软化系数，耐久性
②P12,F100
（6）弹性材料与塑性材料有何不同?材料的脆性与韧性有何不同？
（7）为什么新建房屋的保暖性能较差？且冬季尤其明显？
抗硫酸盐侵蚀检验方法
抗硫酸盐侵蚀检验方法
引言
抗硫酸盐侵蚀检验方法是用于评估材料、设备和结构在硫酸盐环境下的耐久性能。硫酸盐侵蚀是一种常见的化学腐蚀形式，对许多工业领域的设备和结构造成了严重的损害。因此，开发可靠的抗硫酸盐侵蚀材料和设备对于确保工业生产安全和延长设备寿命至关重要。
本文将介绍一种常用的抗硫酸盐侵蚀检验方法，包括样品制备、实验操作步骤以及结果评估等内容。
样品制备
1. 选择适当的材料作为样品，通常选择与实际应用场景相似的材料。
2. 将样品切割成适当大小，确保表面平整。
3. 清洗样品表面，去除可能存在的污垢、氧化物等。
实验操作步骤
1. 准备好所需试剂和实验设备，包括硫酸盐溶液、试管、比色皿等。
2. 将样品放入试管中，并加入一定量的硫酸盐溶液。
3. 将试管放入恒温槽中，设置适当的温度和时间，模拟实际应用环境。
4. 在一定时间间隔内，取出试管中的样品进行观察和分析。
5. 观察样品表面是否出现腐蚀、氧化等现象，并记录下来。
6. 如果需要进一步分析，可以将样品表面进行显微镜观察、电化学测试等。
结果评估
1. 根据实验结果，评估样品在硫酸盐环境下的耐久性能。
2. 分析样品表面是否出现腐蚀、氧化等现象，并记录下来。
3. 可以根据不同标准或规范对结果进行评价和分类。 结论
抗硫酸盐侵蚀检验方法是评估材料、设备和结构在硫酸盐环境下耐久性能的重要手段。通过合理选择实验条件和仔细观察结果，可以有效评估材料的抗硫酸盐侵蚀能力。这有助于指导工业生产中材料和设备的选用，提高工业生产的安全性和可持续性。
参考文献： 1. Smith, J. R., & Johnson, W. A. (2005). Corrosion of metals
in sulfurous acid solutions. Journal of Applied Chemistry, 78(3), 321-328. 2. Zhang, L., & Li, Y. (2010). Evaluation of sulfuric acid
从化学反应角度看混凝土中的硫酸盐侵蚀
２００８年第５期 商丘职业技术学院学报 Ｖｏ１．７，Ｎｏ．５ 第７卷（总第３８期）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＧＱＩＵ ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｏｃｔ．，２００８
文章编号：１６７１—８１２７（２００８）０５—００９ｌ一０３
从化学反应角度看混凝土中的硫酸盐侵蚀
李庆伟
（新乡学院管理系，河南新乡４５３００３）
摘要：硫酸盐对混凝土有极大的侵蚀作用，是一个复杂的物理化学过程．以化学反应方程式的形式分析硫酸 盐侵蚀的反应机理，得出硫酸盐侵蚀属于膨胀结晶性化学侵蚀，并提出减弱或防止混凝土硫酸盐侵蚀的方法． 关键词：混凝土；硫酸盐侵蚀；类型；化学反应 中图分类号：０６９ 文献标识码：Ａ
混凝土是一个宏观匀质、微观非匀质的三相（固、气、液）堆聚结构，其基本组成材料是水泥、水、粗细骨 料（砂、石）、Ｊ，Ｉ，ＪＪＮ￣Ｊ．水泥作为混凝土中的重要组分，主要由硅酸三钙Ｃ Ｓ、硅酸二钙Ｃ Ｓ、铝酸三钙Ｃ Ａ、铁
铝酸四钙Ｃ ＡＦ等四种矿物组成．水泥经过水化反应后，生成的主要水化产物是水化硅酸钙３ＣａＯ・２ＳｉＯ，・ ３Ｈ ０、氢氧化钙Ｃａ（ＯＨ） 、水化铝酸钙４ＣａＯ・Ａ１ ０ ・１２Ｈ２Ｏ、水化铁酸钙ＣａＯ・Ｆｅ ０ ・Ｈ ０、水化硫铝酸
钙３ＣａＯ・Ａ１ Ｏ ・３ＣａＳＯ ・３１Ｈ ０ ｉｊ４４叫 ．自１８９２年米哈埃利斯发现硫酸盐对混凝土有侵蚀作用以来，关于
硫酸盐侵蚀的研究文献资料已经积累了很多，但是，由于其复杂性，侵蚀机理仍有诸多问题未能搞明白．尽 管如此，人们并未放弃相关研究，这些研究对提高混凝土的耐久性和使用寿命起到了极大作用． 混凝土受硫酸盐侵蚀的外观特征是表面发白，棱角处出现裂纹甚至有剥落现象，最终混凝土呈现出一 种易碎、松散的状态¨ ．混凝土硫酸盐侵蚀是一个复杂的物理化学过程，其实质是环境水中的ＳＯ 一通过
混凝土的毛细孔隙进入内部与其中的水泥石中的某些组分（Ｃａ（ＯＨ） 、４ＣａＯ・Ａ１ ０ ・１２Ｈ Ｏ）发生化学反 应，生成新的物质．而这些新的物质或者难溶于水并易产生体积膨胀（３ＣａＯ・Ａ１ Ｏ ・３ＣａＳＯ ・３１Ｈ Ｏ），形
11硫酸盐的侵蚀
硫酸盐对混凝土的侵蚀：去伪存真
P.K.Mehta
加州的许多房主最近花费了几百万美元诉讼费一事，引起了美国建筑业的高度重视。这些诉讼常常涉及混凝土表面由于盐类物理侵蚀造成的剥落，而这种侵蚀被混淆为硫酸盐化学侵蚀。盐侵蚀是一种纯物理现象，它在一定条件下，例如砖、石或质量不好的混凝土暴露在碱性盐溶液，包括硫酸盐（但不局限于硫酸盐）溶液环境时会发生。此外，诉讼还包括对热养护的混凝土制品（铁路轨枕），一直认为其膨胀和开裂是延迟生成钙矾石（DEF）这种体内产生的硫酸盐侵蚀所造成的。从解释DEF造成膨胀和开裂的机理看来，似乎这种现象与以往所说的硫酸盐侵蚀存在很大的区别。
许多已发表或未经发表的，关于硫酸盐侵蚀的文献存在着相互矛盾和混淆的观点，已经引起公众的忧虑。硫酸盐侵蚀造成混凝土损伤的问题到底有多严重？它会导致结构破坏吗？由于DEF所造成损伤的机理是否就与那些外来硫酸盐侵蚀不一样？为了讨论这些问题，有必要详细浏览一下现状和新的研究成果。为了提供一些背景，本文在对选择的文献进行评述，试图解答上述问题之前，先简短地回顾一些历来在这方面的观点。
以往的一种观点
早在1915年美国标准局Wig 和Williams发表的一篇技术文章中[1]，谈到自1900年以来，美国西部贫瘠地区暴露于表面盐碱土和水环境里混凝土瓦解的原因，一直是工程师们和用户探讨的对象。作者们观察到：“在这些地区，许多混凝土结构物并没有受到盐类影响的迹象，但有些就出现受侵蚀的表征，用户们倾向于把所有的破坏现象归因为周围可见的碱所造成。于是，这种在美国东部是由于所用原材料品质不良或生产与浇注不当而造成的破坏现象，常常在西部被盐碱侵蚀作用的解释所替代。”
为了说明观点，Wig 和Williams在文章中引用了几个工程实例[2]。他们注意到：一条坐落在富硫酸钠土质上的灌溉工程经过7年的运行，一部分混凝土结构仍然完好，而另一部分就完全瓦解了，用手就可以抠下来；而且，混凝土里的孔隙被盐所填满。通过对混凝土排水渠（水里含有从土中溶解的硫酸盐）取样，并浸泡在0.1%或更大浓度的硫酸碱（钾或钠）溶液里进行的现场试验，得出以下结论：