·1080· 工程科学学报，第38卷，第8期 受干湿循环作用，当试件处于干状态时，混凝土内 图7为腐蚀产物的生长聚集过程，随着腐蚀时间 部盐溶液中的水分迅速蒸发，一旦达到过饱和便会有 增加，针棒状的钙矾石和薄片状石膏在裂缝和孔隙内 盐析出，再吸水后形成Na2S04·10H20,体积膨胀4.0~ 部继续由边缘向内部生长，不断聚集搭接成网状，逐渐 5.0倍@，因此干湿循环作用加速混凝土中的腐蚀 对孔隙内壁产生膨胀应力，导致混凝土内部结构损伤 损伤。 和开裂 图7试件受腐蚀阶段膨胀产物的生长 Fig.7 ESEM images of expansion products in concrete during sulfate attack 图8为不同腐蚀时期(0、20、40和80d)试件的X 剧上升 射线衍射测试结果.可以看出：腐蚀前，主要为水化反 (3)基于声发射累积振铃计数的受蚀混凝土损 应产物水化硅酸钙，腐蚀20d时，除了水化产物，还可 伤演化方程能够较好地表征混凝土受环境腐蚀、荷 清晰观察到钙矾石的衍射峰，此时钙矾石生成量有限， 载及损伤之间的作用关系.与未腐蚀混凝土相比，受 恰好填充了试件微孔隙，优化了孔结构：随着腐蚀的进 蚀混凝土的初始损伤值较大，加载过程中损伤发展 行，钙矾石和石膏逐渐增多，腐蚀到80d时，由于试件 较快. 孔隙溶液中Ca(OH),不断消耗，碱度下降，试件内部 (4)混凝土在腐蚀过程中生成了钙矾石、石膏等 生成大量的石膏晶体，腐蚀加重，积聚的钙矾石和石膏 膨胀产物，产生膨胀应力，引起内部微裂缝的形成和扩 在试件内部产生膨胀应力，当膨胀应力大于内部抗拉 展，从而使得混凝土在加载受荷时声波和声发射变化 应力时形成微裂缝，内部结构受到破坏 特征有所不同. 21 5 参考文献 4 s 5 5 80d Leemann A,Loser R.Analysis of concrete in a vertical ventilation 45445 40d shaft exposed to sulfate-containing groundwater for 45 years.Cem Coner Compos,2011,33(1)74 4443 4 3 -20d 2] Bassuoni MT,Nehdi M L.Durability of self-consolidating con- 3 3 crete to sulfate attack under combined cyclic environments and 010 flexural loading.Cem Concr Res,2009,39 (3):206 20 304050 60 70 20%） 3]Li DL,Zhou ZA.The possibility of seepage corrosion damage of concrete.J China Coal Soc,1996,21(2):158 1一氢氧化钙：2一二氧化硅：3一水化硅酸钙：4一钙矾石：5一石膏 (李定龙，周治安.井壁混凝土渗水腐蚀破坏可能性分析.煤 图8不同侵蚀时期试件的X射线衍射图 炭学报，1996,21(2)：158) Fig.8 XRD pattems of concrete at different corrosion periods [4] Liu J H,Bian L B,He W,et al.Investigation and destruction mechanism on corrosion of concrete shaft in coal mine.J China 3结论 Coal Soc,2015,40(3):528 (刘娟红，卞立波，何伟，等.煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调 (1)单轴加载过程中，受蚀混凝土试件随着裂纹 查与破坏机理.煤炭学报，2015,40(3)：528) 的产生、扩展和贯通，波速不断减小，变化率由小到大 Jin Z Q,Sun W,Jiang J Y,et al.Damage of concrete attacked by 腐蚀较久的试件加载初期波速缓慢增加，伴有较明显 sulfate and sustained loading.J Southeast Univ Engl Ed,2008, 的压密阶段，在较小的应力水平下波速即突然减小 24(1):69 (2)硫酸盐腐蚀环境长期作用下，混凝土内部由 [6]Zuo X B,Sun W.Full process analysis of damage and failure of concrete subjected to extemal sulfate attack.I Chin Ceram Soc, 于存在腐蚀产生的缺陷和薄弱位置，声发射事件活跃 2009,37(7):1063 区间集中，且在较小应力水平下声发射事件数量即急 (左晓宝，孙伟。硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程.硅工程科学学报，第 38 卷，第 8 期 受干湿循环作用，当试件处于干状态时，混凝土内 部盐溶液中的水分迅速蒸发，一旦达到过饱和便会有 盐析出，再吸水后形成 Na2 SO4 ·10H2O，体积膨胀4. 0 ～ 5. 0 倍［10］，因此干湿循环作用加速混凝土中的腐蚀 损伤． 图 7 为腐蚀产物的生长聚集过程，随着腐蚀时间 增加，针棒状的钙矾石和薄片状石膏在裂缝和孔隙内 部继续由边缘向内部生长，不断聚集搭接成网状，逐渐 对孔隙内壁产生膨胀应力，导致混凝土内部结构损伤 和开裂． 图 7 试件受腐蚀阶段膨胀产物的生长 Fig． 7 ESEM images of expansion products in concrete during sulfate attack 图 8 为不同腐蚀时期( 0、20、40 和 80 d) 试件的 X 射线衍射测试结果． 可以看出: 腐蚀前，主要为水化反 应产物水化硅酸钙，腐蚀 20 d 时，除了水化产物，还可 清晰观察到钙矾石的衍射峰，此时钙矾石生成量有限， 恰好填充了试件微孔隙，优化了孔结构; 随着腐蚀的进 行，钙矾石和石膏逐渐增多，腐蚀到 80 d 时，由于试件 孔隙溶液中 Ca( OH) 2不断消耗，碱度下降，试件内部 生成大量的石膏晶体，腐蚀加重，积聚的钙矾石和石膏 在试件内部产生膨胀应力，当膨胀应力大于内部抗拉 应力时形成微裂缝，内部结构受到破坏． 1—氢氧化钙; 2—二氧化硅; 3—水化硅酸钙; 4—钙矾石; 5—石膏 图 8 不同侵蚀时期试件的 X 射线衍射图 Fig． 8 XＲD patterns of concrete at different corrosion periods 3 结论 ( 1) 单轴加载过程中，受蚀混凝土试件随着裂纹 的产生、扩展和贯通，波速不断减小，变化率由小到大． 腐蚀较久的试件加载初期波速缓慢增加，伴有较明显 的压密阶段，在较小的应力水平下波速即突然减小． ( 2) 硫酸盐腐蚀环境长期作用下，混凝土内部由 于存在腐蚀产生的缺陷和薄弱位置，声发射事件活跃 区间集中，且在较小应力水平下声发射事件数量即急 剧上升． ( 3) 基于声发射累积振铃计数的受蚀混凝土损 伤演化方程能够较好地表征混凝土受环境腐蚀、荷 载及损伤之间的作用关系． 与未腐蚀混凝土相比，受 蚀混凝土的初始损伤值较大，加载过程中损伤发展 较快． ( 4) 混凝土在腐蚀过程中生成了钙矾石、石膏等 膨胀产物，产生膨胀应力，引起内部微裂缝的形成和扩 展，从而使得混凝土在加载受荷时声波和声发射变化 特征有所不同． 参 考 文 献 ［1］ Leemann A，Loser Ｒ． Analysis of concrete in a vertical ventilation shaft exposed to sulfate-containing groundwater for 45 years． Cem Concr Compos，2011，33( 1) : 74 ［2］ Bassuoni M T，Nehdi M L． Durability of self-consolidating con￾crete to sulfate attack under combined cyclic environments and flexural loading． Cem Concr Ｒes，2009，39( 3) : 206 ［3］ Li D L，Zhou Z A． The possibility of seepage corrosion damage of concrete． J China Coal Soc，1996，21( 2) : 158 ( 李定龙，周治安． 井壁混凝土渗水腐蚀破坏可能性分析． 煤 炭学报，1996，21( 2) : 158) ［4］ Liu J H，Bian L B，He W，et al． Investigation and destruction mechanism on corrosion of concrete shaft in coal mine． J China Coal Soc，2015，40( 3) : 528 ( 刘娟红，卞立波，何伟，等． 煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调 查与破坏机理． 煤炭学报，2015，40( 3) : 528) ［5］ Jin Z Q，Sun W，Jiang J Y，et al． Damage of concrete attacked by sulfate and sustained loading． J Southeast Univ Engl Ed，2008， 24( 1) : 69 ［6］ Zuo X B，Sun W． Full process analysis of damage and failure of concrete subjected to external sulfate attack． J Chin Ceram Soc， 2009，37( 7) : 1063 ( 左晓宝，孙伟． 硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程． 硅 · 0801 ·