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材料导报A:综述篇
2011年1月(上)第25卷第1期
碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀
肖佳,勾成福,许彩云
(中南大学土木建筑学院,长沙410075
摘要介绍了碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)的形成杌理、形成条件、侵蚀模型、影响因素、预防和处理措施。
形成机理包括溶液反应机理和硅钙石转变机理;侵模型可分为化学模型和物理模型;形成条件包括硫酸盐、硅酸
盐、碳酸盐、水和低温;影响因素主要有水泥种类、C8A和Al2O)含曼、矿物掺合料、pH值、侵蚀介质、水胶比等。
关键词碳硫硅钙石形成机理侵蚀模型影响因素措施
Thaumasite Form of Sulfate Attack
XIAO Jia, GOU Chengfu, XU Caiyun
School of Civil Engineering and Architecture, Central South University, Changsha 410075)
Abstract Formation mechanism, formation ondition, he erosion model, the influence factors,some prevention
and treatment measures of thaumasite form of sulfate attack(TSA) are introduced. The formation mechanism includes
solution reaction mechanism and wood fordite transformation mechanism. The erosion model includes chemical model
and physical model. The formation of thaumasite usually needs five conditions: sulfate, silicate, carbonate, water and
low temperature. TSA arc always influenced by cement type, C A and Al content, mincral admixture, PH value, ag
gressive medium and water-binder ratio.
Key words thaumasite, formation mechanism, erosion model, influence factor, measures
碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀( Thaumasite form of sulfate因硫酸盐侵蚀而破坏,且绝大多数(约95%(质量分数,下同)
attack,TSA)是一种以碳硫硅钙石( Thaumasite,CaCO)。?以上)是由TSA引起。对埋置于伦敦粘土下预制混凝土
Casic3?CaSO)4?15H2O)为腐蚀产物的特殊的混凝土硫酸隧道距表层150mm厚的混凝土进行分析鉴定,发现有碳硫
盐破坏形式叫。与传统的硫酸盐侵性相比,TSA并不使混凝硅钙石存在,证明该隧道发生了TSA破坏。位于威尔斯
土宏观体积发生明显的膨胀、开裂,而是直接导致水泥石中南部的海港在长期海水侵蚀下也发生了TSA破坏?。
CSH凝胶体分解,使混凝上最终变成一种无强度的果肉状
S.Sahu等对美国加利福尼亚州南部民用建筑的混凝
泥、砂混合物,因此,它对混凝土结构的破坏具有一定的隐蔽土进行了SEM和光学显微分析,发现有大量碳硫硅钙石存
性,容易造成隐患。
在,并伴有钙矶石和石膏晶体生成,证明这些民用建筑物发
874年 Gumaelins在瑞典 Areskutan的硫化物矿床中生了TSA破坏。2003年E. Freyburg报道了德国建成68
首次发现了碳硫硅钙石的存在,其过去一直作为一种稀有自年的游泳池遭受TSA破坏的情况,池底的混凝土完全失去
然矿物报道。1965年美国学者 Erlin等回首次公开报道水强度,用手可将其捏碎。加拿大北极地区建成オ两年的两栋
泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀,但长期以来没有引起人建筑物的强化混凝土基础遭受了较严重的TSA破坏?。
们的重视。直到1998年,在英国西部的格洛斯特地区发现
此外,挪威、意大利、瑞士、丹麦、荷兰等国相继报道了
有10座高速公路桥基础遭受了严重硫酸盐侵蚀破坏,对其TSA破坏的工程实例。
侵蚀产物进行物相鉴定发现,有大量碳硫硅钙石存在叫,这
1985年我国“国家水电站混凝土耐久性调组”在对全
引起了英国政府的高度重视,并成立专家组对其进行调研。国已建大中型水电站病害进行调查时发现,位于兰州市西部
专家组于1999年1月提交了调查报告,将这类新形式的硫1975年建成并运行的八盘峡水电站左坝头横向廊道混凝土
酸盐侵蚀定名为“碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀”,此后,各国科地面遭到严重的类TSA破坏?。20世纪80年代,我国江苏
学工作者相继对水泥基材料的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀展南部小梅岭地区的硅灰石矿,河北符山、固镇、坡山等地区的
开了全面研究。
铁矿中都发现了硅灰石膏( Thaumasite)晶体的存在。
英国发现TSA破坏的案例较多,因此对其研究较早、较1990年余红发等2发现西宁火车站北侧5号住宅楼砖混结
全面。过去10多年里,英国建筑研究院( Building research构的硫酸盐侵蚀破坏特征与TSA破坏特征极其相似,初步
establishment,BRE)调查发现有80余例建筑混凝土或砂浆断定为硫铝酸钙-石膏碳化综合侵蚀。2004年胡明玉等
国家自然科学基金项目(50678177
肖佳:女,1964年生,博士,教授,从事高性能混凝土、新型建筑材料研究E-mail:Jiaxiang20079163.com