混凝土材料以其優(yōu)越的性能，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，都將作為主要的建筑與結(jié)構(gòu)材料。因此，混凝土的耐久性成為人們不斷研究的課題?；炷两Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度發(fā)展是一個(gè)隨時(shí)間不斷強(qiáng)化的過程，在保證有足夠養(yǎng)護(hù)時(shí)間的條件下，混凝土在施工和使用階段的性能能夠滿足設(shè)計(jì)和使用要求。然而，隨著人們對(duì)施工進(jìn)度要求的不斷提高以及施工環(huán)境的復(fù)雜性，無法保證混凝土有充足的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，即混凝土結(jié)構(gòu)在早齡期就處于服役狀態(tài)?；炷猎谖催_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，由于各種人為或非人為作用，受到外部的侵蝕，尤其是建造于海洋環(huán)境和地下水環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，受到氯離子、硫酸根離子等腐蝕離子和干濕作用的破壞，使混凝土構(gòu)筑物的整體強(qiáng)度及抗?jié)B性能降低，最終影響到整個(gè)工程的施工進(jìn)度和混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。為了保證構(gòu)筑物在施工期內(nèi)的安全性及使用中的耐久性，加快施工速度，降低成本，有必要考慮化學(xué)腐蝕對(duì)早齡期混凝土性能的影響。因此，化學(xué)腐蝕作用對(duì)混凝土早齡期階段性能的影響不斷受到各國(guó)研究者的關(guān)注。

    1 氯離子對(duì)早齡期混凝土性能的影響

    化學(xué)腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的重要因素，而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化最普遍的腐蝕原因就是氯離子侵蝕。氯離子會(huì)通過擴(kuò)散與滲透作用進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成水化氯鋁酸鹽（C 3 A·3CaCl 2 ·10H 2 O）鹽，密實(shí)混凝土內(nèi)部的孔隙，使混凝土超聲檢測(cè)聲速值增大，抗壓強(qiáng)度提高 。朱勁松等進(jìn)行了早齡期混凝土抗氯離子滲透性能的研究，試驗(yàn)表明：早齡期混凝土水膠比為 0. 30 時(shí)，其 28d 齡期的氯離子遷移電量（Q 28 ）僅為 641C，混凝土氯離子滲透性屬非常低級(jí)；混凝土 1d、2d、3d、7d、14d 各齡期的氯離子遷移電量（Q n ）分別為 20500C、9100C、5300C、1537C、1002C，分別是 28d齡期混凝土氯離子遷移電量的 32. 0、14. 2、27. 2、2. 40 和 1. 56 倍，隨養(yǎng)護(hù)齡期的縮短，混凝土氯離子遷移電量迅速增加；7d 和 14d 齡期的氯離子遷移電量超過 1000C，混凝土的氯離子滲透性屬低級(jí)；3d 齡期的氯離子遷移電量甚至超過 5000C，混凝土的氯離子滲透性能為高級(jí)，即其抗氯離子滲透性能很差。在水膠比為 0. 40、0. 50 時(shí)，早齡期混凝土的氯離子遷移電量與水膠比為 0. 30 時(shí)相仿，即隨著養(yǎng)護(hù)齡期的縮短，混凝土的氯離子遷移電量迅速增加。

    李晗等進(jìn)行了浸泡條件下的氯離子擴(kuò)散性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng) NaCl 溶液濃度相同時(shí)，混凝土試件的氯離子分層濃度隨齡期延長(zhǎng)而增加，其中氯離子擴(kuò)散系數(shù)在混凝土早齡期階段內(nèi)有十分明顯的升高，相應(yīng)的在 1 －3d 齡期內(nèi)試件表層氯離子濃度出現(xiàn)迅速上升并產(chǎn)生突變，說明早齡期混凝土抗氯離子侵蝕能力很弱。楊曉明等通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的方法，得到了養(yǎng)護(hù)齡期、水膠比、骨料級(jí)配及最大骨料粒徑對(duì)氯離子在早齡期混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)的影響規(guī)律，其中水膠比對(duì)混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)影響最大，且隨最大骨料粒徑和骨料體積含量的增大而減小。Bader等對(duì)放置在海邊的混凝土試件研究指出，齡期范圍內(nèi)試件在實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，暴露后測(cè)得該試件氯離子擴(kuò)散系數(shù)越小。成型 3d 以后暴露現(xiàn)場(chǎng)的試件強(qiáng)度都增加，且均未出現(xiàn)劣化破壞現(xiàn)象。只有成型 1d 的試件強(qiáng)度對(duì)比下降，出現(xiàn)了明顯的劣化破壞。

    張薇等通過對(duì)早齡期混凝土試件進(jìn)行化學(xué)溶液腐蝕試驗(yàn)，得出早齡期混凝土在受到同一濃度的氯離子溶液腐蝕后，養(yǎng)護(hù) 3d 的混凝土內(nèi)氯離子含量高于養(yǎng)護(hù) 7d 的混凝土內(nèi)部氯離子含量，而且，混凝土養(yǎng)護(hù)至28d 時(shí)氯離子含量隨溶液濃度的增加而增加，28d 抗壓強(qiáng)度也隨溶液的濃度增加而增加，且混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度高于清水養(yǎng)護(hù) 28d 抗壓強(qiáng)度。

    2 硫酸根離子對(duì)早齡期混凝土性能的影響

    當(dāng)硫酸根離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部時(shí)，會(huì)與水泥石的某些組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些例如石膏或鈣礬石等難溶的鹽類礦物 ，填充混凝土內(nèi)部的空隙，使混凝土抗壓強(qiáng)度增加。難溶物隨時(shí)間變化產(chǎn)生體積膨脹，當(dāng)膨脹達(dá)到一定程度時(shí)，混凝土表層開裂或軟化，最終導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。董宜森等將上述硫酸根溶液對(duì)混凝土的破壞分為兩個(gè)階段，第一階段，生成的鈣礬石和石膏填充混凝土內(nèi)部，是混凝土抗壓強(qiáng)度增加，但此時(shí)混凝土的膨脹可忽略；第二階段則是鈣礬石和石膏兩種物質(zhì)作用使混凝土表面剝落。申春妮等認(rèn)為，在這兩個(gè)階段中，溫度的高低都會(huì)影響硫酸根離子的侵蝕速度。溫度過低時(shí)，試件中的水會(huì)結(jié)冰，影響侵蝕溶液的進(jìn)入，延長(zhǎng)了第一階段的侵蝕時(shí)間。溫度過高時(shí)，水分會(huì)過快損失，對(duì)第二階段的膨脹速度產(chǎn)生影響。

    如果溶液中硫酸鹽的濃度超過它的溶解度，就會(huì)形成結(jié)晶析出，比如 MgSO 4 和 Na 2 SO 4 吸水后分別形成 MgSO 4 10H 2 O 和 Na 2 SO 4 10H 2 O，體積膨脹 4 －5 倍，在混凝土內(nèi)部形成極大的結(jié)晶壓力，引起混凝土膨脹開裂，從而為硫酸鹽的侵入提供條件，加快混凝土的破壞，這稱作結(jié)晶侵蝕。有些土壤含硫酸鹽很高，地面以上的混凝土結(jié)構(gòu)的損傷一般是鹽結(jié)晶造成的開裂破壞。陳露一等應(yīng)用超聲無損檢測(cè)的方法研究早齡期混凝土受硫酸鹽腐蝕的損傷程度，利用剩余強(qiáng)度因子（K c = f cui /f cuA ）和剩余波速因子建立抗壓強(qiáng)度（f cu ）與超聲波速（V）的變化關(guān)系，結(jié)果表明：早齡期混凝土的剩余強(qiáng)度因子和剩余波速因子隨硫酸鹽溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和齡期的增大而減小，說明混凝土受硫酸鹽腐蝕的程度不斷增加。

    Biczokd 等認(rèn)為，硫酸根離子的侵蝕反應(yīng)機(jī)理也與質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，不同濃度硫酸鹽與混凝土反應(yīng)產(chǎn)生不同的侵蝕產(chǎn)物，硫酸根離子濃度小于 1000mg/L 的 Na 2 SO 4 溶液與混凝土反應(yīng)，只有鈣礬石晶體產(chǎn)生，當(dāng)硫酸根濃度大于 1000mg/L 并逐步增大時(shí)，將同時(shí)產(chǎn)生鈣礬石和石膏兩種晶體，而且，持續(xù)生成的鈣礬石和石膏的膨脹作用會(huì)加速混凝土的微裂縫生成和發(fā)展。但在很大的范圍內(nèi)，鈣礬石起主要作用，石膏晶體只起從屬作用，只有當(dāng)硫酸根離子濃度超過 8000mg/L 時(shí)，石膏晶體才會(huì)起主導(dǎo)作用。

    3 復(fù)合離子對(duì)早齡期混凝土性能的影響

    對(duì)長(zhǎng)期處于海水環(huán)境中工作的混凝土來說，海水侵蝕混凝土表面，逐漸滲入混凝土內(nèi)部，對(duì)混凝土工作性能造成影響是無法避免的。而且，混凝土工作環(huán)境中不只存在氯鹽、硫酸鹽，還會(huì)存在鎂鹽等腐蝕性離子。因此，有學(xué)者研究多種鹽溶液共同作用對(duì)混凝土性能的影響。

    陳戎等通過研究早期遭遇災(zāi)害對(duì)海工混凝土性能的影響研究中得出混凝土接觸海水的時(shí)間對(duì)混凝土強(qiáng)度是有影響的，在清水中分別養(yǎng)護(hù) 1d、3d 后放入海水的混凝土抗壓強(qiáng)度大于在清水養(yǎng)護(hù) 7d、28d 的混凝土。但在清水中養(yǎng)護(hù) 1d、3d、7d 的混凝土在達(dá)到 28d 齡期后抗壓侵蝕系數(shù)變小，由此可知，早期海水的浸泡可以短暫提高早齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度，但對(duì)其后期強(qiáng)度發(fā)展不利。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是海水中的鈉離子、氯離子、鎂離子和硫酸根離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部，分別與氫氧化鈣和水化鋁酸發(fā)生反應(yīng)，生成一些不溶性物質(zhì)，填充混凝土空隙，且生成物膨脹使混凝土變得密實(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度有所提高；而混凝土在 7d 遭遇海水后，水泥水化完成近 70%，混凝土內(nèi)空隙較小，混凝土內(nèi)腐蝕離子反應(yīng)生成的鈣礬石和氯鋁酸鹽等膨脹物質(zhì)對(duì)混凝土試塊影響較小，因此對(duì)混凝凝土抗壓強(qiáng)度影響不大。

    王軍等通過試驗(yàn)研究硫酸鹽、氯鹽和碳酸鹽復(fù)合鹽害侵蝕后混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度的變化規(guī)律，并與單一硫酸鹽溶液浸泡和烘干后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到了復(fù)合鹽溶液腐蝕混凝土的破壞程度比同濃度硫酸鹽溶液?jiǎn)为?dú)腐蝕效果嚴(yán)重的結(jié)論，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是復(fù)合鹽溶液中的碳酸根離子與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，使混凝土堿度降低產(chǎn)生溶蝕，這種腐蝕反應(yīng)為硫酸根離子和氯離子向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散提供了空間和途徑，提高硫酸根離子和氯離子向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散的速率。

    張巨松等通過對(duì)礦粉、粉煤灰及 Na 2 SO 4 混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)變化規(guī)律的研究，分析以上因素對(duì)混凝土早期孔結(jié)構(gòu)的影響，得到以下結(jié)論：粉煤灰和礦粉的早期活性低于水泥的早期活性，從而表現(xiàn)出混凝土早期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨著粉煤灰、礦粉隨摻量的增加而增加的現(xiàn)象，Na 2 SO 4 的摻入則會(huì)激發(fā)粉煤灰和礦粉的活性，且對(duì)粉煤灰的激發(fā)作用要高于對(duì)礦粉的激發(fā)作用。

    4 結(jié)語(yǔ)

    當(dāng)前關(guān)于早齡期混凝土在化學(xué)腐蝕作用下的耐久性能研究等方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者展開了相關(guān)的基礎(chǔ)研究工作，并取得了一定的研究成果。但是，以往的研究大多局限于腐蝕因子或力學(xué)破壞單獨(dú)作用對(duì)混凝土性能的影響。因此，探明早齡期混凝土在腐蝕因子與力學(xué)破壞耦合作用下的損傷失效過程的規(guī)律和特點(diǎn)成為了我們新的目標(biāo)與任務(wù)，從而更好的為現(xiàn)場(chǎng)施工提供理論依據(jù)，為混凝土結(jié)構(gòu)的耐久設(shè)計(jì)和安全評(píng)價(jià)提供科學(xué)基礎(chǔ)。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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