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编辑 周程 梁爱光 孙蕾 展开
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文章内容
碳化作用下固化氯离子失稳特性研究
通过在拌合水中预先引入不同数量的氯离子，成型净浆，由溶出法测试碳化前后自由氯离子含量，并利用X-射线衍射方法（XRD）分析碳化前后净浆物相组成，研究了在碳化作用下固化氯离子的稳定性。结果表明，混凝土中氯离子结合满足Tuutti提出的线性吸附关系；固化氯离子并不牢固，在碳化作用下会释放；当碳化使混凝土的pH值降为11.5时，70%以上的固化氯离子会被释放；矿物掺合料具有提高胶凝材料中固化氯离子稳定性的作用；XRD分析证实了碳化会使水泥石中Friedel盐分解，由此造成固化氯离子的释放。
0 前言
钢筋混凝土结构是目前土木工程结构设计中的首选，应用范围非常广泛，但由于耐久性问题常使得钢筋混凝土结构过早失效，给国民经济和人民生命财产安全造成巨大损害。建于海洋环境下的钢筋混凝土建筑物，如海港、桥梁、隧道、采油平台、房屋等更易受到钢筋腐蚀的侵害。调查显示，我国许多港工建筑物使用不到10年就已普遍出现氯离子侵入诱使的钢筋腐蚀破坏[1-2]，因此，迫切需要开展混凝土中钢筋氯盐腐蚀研究。
固化氯离子是指被水泥组分或水化产物结合的氯离子，它是混凝土中除游离氯离子外另一种氯离子的存在形态。传统上，由于固化氯离子无法自由移动，一般被认为不会腐蚀钢筋，仅游离氯离子才被认为对混凝土中的钢筋腐蚀起作用，因此，提高胶凝材料的氯离子结合能力一直被视为延长钢筋混凝土结构服务寿命的重要手段[3]。然而，近年来，国外已有的研究却显示，固化氯离子在酸化作用下能被释放，最终会形成游离态氯离子，其具有潜在的腐蚀风险。其中，G.K.Glass首次报道了酸化作用下固化氯离子的释放[4]，而J.S.Ryou和K.Y.Ann[5]、F.Pruckner[6]从事了相似的试验，证实了G.K.Glass的试验结果。由于碳化同样也可以使混凝土的pH值降低，有与酸化相似的作用[7]，因此，碳化也可能会释放固化氯离子。但是，目前国内外尚无碳化释放固化氯离子的相关研究。
针对这种研究现状，本文通过在拌合水中预先引入不同数量的氯离子，成型净浆，由溶出法测试碳化前后自由氯离子含量，并利用X-射线衍射方法（XRD）分析碳化前后净浆物相组成，对碳化作用下固化氯离子的失稳规律与机理进行了初步研究。由于实际的海洋环境下混凝土结构除了受到氯盐腐蚀破坏外，还同时受到碳化劣化作用，因此，本文研究结果对于海洋环境下实际钢筋混凝土的安全运行、准确预测和提高使用寿命具有重要的理论意义和实用价值。