硫酸鹽環(huán)境下混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)研究

張敬書，張銀華，馮立平，董慶友，汪朝成

（1.蘭州大學(xué) 西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅建設(shè)工程咨詢設(shè)計有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000；4.中國建材國際工程集團(tuán)有限公司，上海 200063）

目前關(guān)于混凝土抗硫酸鹽腐蝕的研究多集中于硫酸鹽在混凝土中的滲透模型以及硫酸鹽和混凝土組分反應(yīng)機(jī)理方面.如文獻(xiàn)［5－8］研究了腐蝕介質(zhì)在混凝土中的擴(kuò)散和反應(yīng)，建立了腐蝕混凝土性能的退化與腐蝕介質(zhì)在混凝土中的擴(kuò)散能力和反應(yīng)系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；文獻(xiàn)［6，9－12］研究了混凝土在硫酸鹽環(huán)境中強(qiáng)度損傷模型，建立了腐蝕混凝土的強(qiáng)度退化和水膠比、孔隙率、腐蝕溶液濃度以及腐蝕時間等要素之間的關(guān)系；文獻(xiàn)［13］研究了各腐蝕產(chǎn)物的體積膨脹率以及水膠比和總體積膨脹率之間的關(guān)系，建立了腐蝕混凝土的體積膨脹模型；文獻(xiàn)［3，14］通過理論分析和試驗對腐蝕混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明水膠比、內(nèi)部孔隙率以及擴(kuò)散系數(shù)等是影響混凝土在硫酸鹽腐蝕環(huán)境中耐久性的關(guān)鍵因素.

雖然這些模型及研究結(jié)果均能評價混凝土在硫酸鹽中的性能優(yōu)劣，但上述研究多集中于對腐蝕混凝土試件力學(xué)性能試驗結(jié)果的描述和分析上，很少通過混凝土腐蝕層厚度的概念來區(qū)分腐蝕區(qū)和非腐蝕區(qū)，更沒有明確提出混凝土的強(qiáng)度損失實質(zhì)上是腐蝕區(qū)混凝土強(qiáng)度的損失，也未給出國家標(biāo)準(zhǔn)［15］中用于評價腐蝕混凝土性能的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)的計算方法.本文基于前人的研究成果，建立了混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的蝕強(qiáng)模型，推導(dǎo)出混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)計算公式，并用試驗結(jié)果對其進(jìn)行擬合，得到并分析擬合參數(shù)以供混凝土耐久性設(shè)計參考使用.

1 混凝土在硫酸鹽環(huán)境中強(qiáng)度變化模型

1.1 腐蝕混凝土強(qiáng)度變化原因分析

硫酸鹽對混凝土的腐蝕是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其主要原因是通過混凝土的固有孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與水泥水化產(chǎn)物中的某些組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鈣礬石和石膏等腐蝕產(chǎn)物［16］.鈣礬石因有大量的結(jié)晶水，其體積約為原水泥水化產(chǎn)物的2.5 倍.當(dāng)腐蝕溶液中質(zhì)量濃度大于1 000mg／L時，在混凝土內(nèi)部還會生成體積為2倍左右的石膏［16］.在水泥水化硬化初期，水泥石的致密結(jié)構(gòu)尚未形成，存在較多孔隙，膨脹的鈣礬石和石膏會填充混凝土的內(nèi)部孔隙，增大其密實度和強(qiáng)度；但在水泥水化硬化后期，當(dāng)水泥石致密結(jié)構(gòu)形成后，混凝土內(nèi)部孔隙減少，鈣礬石和石膏的膨脹使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力［13］，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土內(nèi)部就產(chǎn)生裂縫［13］，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低.隨著腐蝕產(chǎn)物的增多，混凝土的裂縫也隨之增多、增大，混凝土強(qiáng)度將進(jìn)一步降低，當(dāng)這種腐蝕過程發(fā)展到一定程度后，混凝土結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生腐蝕破壞.

1.2 混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的蝕強(qiáng)模型

硫酸鹽環(huán)境下腐蝕介質(zhì)在混凝土試塊中的滲透由其表面緩慢向內(nèi)部推進(jìn).文獻(xiàn)［17］將腐蝕混凝土從外向內(nèi)劃分為剝落層、腐蝕區(qū)和未蝕區(qū)，計算了腐蝕混凝土的承載力，并通過試驗驗證了蝕強(qiáng)模型的正確性；文獻(xiàn)［18］提出腐蝕混凝土的本構(gòu)關(guān)系模型，該模型同樣將腐蝕混凝土分為腐蝕區(qū)Ⅰ、腐蝕區(qū)Ⅱ和未腐蝕區(qū)，并通過CT 技術(shù)在細(xì)觀層面的數(shù)值模擬和試驗研究證明了將腐蝕混凝土進(jìn)行分區(qū)研究的模型是可行的；文獻(xiàn)［1］通過微觀掃描電鏡（SEM）觀察到在硫酸鹽環(huán)境中腐蝕混凝土分別經(jīng)歷了密實的強(qiáng)化過程和裂縫發(fā)展的劣化過程.

本文在以往研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，以最常用的混凝土立方體試塊為研究對象.在腐蝕前期，腐蝕產(chǎn)物將會填充到試塊外圍的孔隙中，這會使外圍混凝土更加密實，從而形成膨脹密實區(qū)（見圖1），提高了混凝土試塊的強(qiáng)度.因此，在腐蝕前期，試塊外圍混凝土的力學(xué)性能處于強(qiáng)化階段.該階段混凝土試塊的強(qiáng)度為膨脹密實區(qū)和未腐蝕區(qū)強(qiáng)度的疊加，其平均抗壓強(qiáng)度fc按式（1）計算.隨著腐蝕時間的延長，腐蝕產(chǎn)物將填滿試塊外圍混凝土的孔隙，外圍混凝土中再無孔隙容納體積不斷增大的腐蝕產(chǎn)物，導(dǎo)致這部分混凝土開裂.當(dāng)形成連通的裂縫后，腐蝕介質(zhì)會滲透至混凝土試塊的內(nèi)部，內(nèi)部混凝土的孔隙又會被腐蝕產(chǎn)物填充（見圖2）.此時由于有裂縫的存在，混凝土的強(qiáng)度開始下降，整個腐蝕區(qū)進(jìn)入劣化階段.該階段存在3個區(qū)域：外圍的裂縫發(fā)展區(qū)、膨脹密實區(qū)和內(nèi)部的未腐蝕區(qū).此時裂縫發(fā)展區(qū)和膨脹密實區(qū)統(tǒng)稱為腐蝕區(qū).該階段混凝土試塊的強(qiáng)度為裂縫發(fā)展區(qū)、膨脹密實區(qū)和未腐蝕區(qū)強(qiáng)度的疊加，因此混凝土試塊的平均抗壓強(qiáng)度fc按式（2）計算.

式中：fc1，fc2，fc3分別為裂縫發(fā)展區(qū)、膨脹密實區(qū)、未腐蝕區(qū)的抗壓強(qiáng)度；A1，A2，A3分別為裂縫發(fā)展區(qū)、膨脹密實區(qū)、未腐蝕區(qū)的截面面積；A 為混凝土試塊的總截面面積.

圖1 混凝土試塊強(qiáng)化階段Fig.1 Strengthening phase of concrete

圖2 混凝土試塊劣化階段Fig.2 Deterioration phase of concrete

混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)Kf是評價混凝土抗硫酸鹽腐蝕性的主要指標(biāo)［15］，其值按式（3）計算：

混凝土試塊腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Kc按式（4）計算：

式中：f′c為混凝土試塊腐蝕區(qū)的抗壓強(qiáng)度.

Kc應(yīng)滿足以下條件：當(dāng)腐蝕時間t＝0時，Kc＝0；當(dāng)t＝∞時，Kc＝1.

1.3 腐蝕混凝土的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)

1.3.1 外圍混凝土強(qiáng)化階段

在強(qiáng)化階段，混凝土試塊外圍部分孔隙被腐蝕產(chǎn)物填充，密實度提高，抗壓強(qiáng)度增大，因此其抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)增大.在該階段混凝土試塊腐蝕區(qū)強(qiáng)度損失率［9］按式（5）計算：

式中：t0為腐蝕區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)降低的時間，即混凝土試塊劣化的時間；k 為混凝土腐蝕區(qū)強(qiáng)化階段抗壓強(qiáng)度損失率影響系數(shù).

在強(qiáng)化階段，混凝土試塊腐蝕區(qū)的抗壓強(qiáng)度f′c即為膨脹密實區(qū)的抗壓強(qiáng)度fc2，故由式（4）可得該階段混凝土試塊膨脹密實區(qū)的抗壓強(qiáng)度fc2為：

將式（6）代入式（1），再代入式（3）后得混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)Kf為：

文獻(xiàn)［6］根據(jù)腐蝕介質(zhì)在混凝土中的滲透規(guī)律，并通過菲克定律計算得到混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的腐蝕層厚度x 按式（8）計算：

式中：D 為硫酸鹽的擴(kuò)散系數(shù)；c0為硫酸鹽溶液的濃度；N 為單位體積混凝土吸收硫酸鹽的數(shù)量，N越大，說明單位體積混凝土吸收結(jié)合硫酸鹽的數(shù)量越多，混凝土越容易被腐蝕；t為混凝土受腐蝕的時間.

圖1中d 為試塊邊長，x 為腐蝕層厚度.由圖1可知：A ＝d2，A2＝4xd－4x2，A3＝A－A2.將式（5），A2，A3及A 代入式（7）得：

將B 定義為腐蝕系數(shù)，其表示硫酸鹽溶液對混凝土試塊的腐蝕程度和速度.則由式（9），（10）知，強(qiáng)化階段混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)Kf與腐蝕系數(shù)B之間的關(guān)系可按式（11）計算：

1.3.2 腐蝕混凝土劣化階段

混凝土試塊進(jìn)入劣化階段后，腐蝕區(qū)由裂縫發(fā)展區(qū)和膨脹密實區(qū)組成.取裂縫發(fā)展區(qū)和膨脹密實區(qū)的平均抗壓強(qiáng)度為腐蝕區(qū)的抗壓強(qiáng)度，則此時式（2）可轉(zhuǎn)化為：

式中：A′＝A1＋A2.

文獻(xiàn)［10］提出腐蝕混凝土強(qiáng)度損失率Kc＝αe－βt＋γ，其中α，β，γ為與混凝土有關(guān)的系數(shù)，可由試驗結(jié)果確定.但分析該式后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)t＝∞時，Kc≠1，這與實際情況不符.本文設(shè)Kc按式（13）計算：

式中：α，β為擬合參數(shù)，物理意義為混凝土試塊腐蝕區(qū)劣化階段抗壓強(qiáng)度損失率影響系數(shù).

由式（4）得劣化階段腐蝕區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度f′c為：

則由式（7）可得劣化階段混凝土的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)Kf為：

2 試驗

2.1 試驗材料及配合比

水泥為P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥和P·MSR42.5抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，它們的鈣硅比（質(zhì)量比）分別為3.0，2.9，其主要化學(xué)組成及物理性能見表1；粉煤灰為Ⅰ級低鈣粉煤灰，其試驗報告見表2.粗骨料為粒徑5～10mm 連續(xù)級配碎石；細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)為2.98的Ⅱ區(qū)中砂；腐蝕介質(zhì)為無水硫酸鈉粉末，拌和水為自來水.綜合考慮水膠比、粉煤灰以及抗硫酸鹽水泥對混凝土抗腐蝕性能的影響后，混凝土配合比見表3.

表1 水泥的主要化學(xué)組成及物理性能Table 1 Main chemical compositions（by mass）of cement and its physical properties

表2 粉煤灰的試驗報告Table 2 Test report of fly ash

表3 混凝土的配合比Table 3 Mix proportions of concrete

2.2 試驗方法

參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)［15］，采用100mm×100mm×100mm 的混凝土立方體試塊，每組3塊.試驗選擇全浸泡方式.

本試驗設(shè)計的腐蝕制度如表4所示.表4中，X組試件初始養(yǎng)護(hù)28d后放入自來水中浸泡，為未腐蝕試件（作為對照組）；Z組試件初始養(yǎng)護(hù)28d后放入Na2SO4溶液中浸泡，為腐蝕試件.

表4 試驗腐蝕制度Table 4 Corrosion scheme of test

由于采用全浸泡方式進(jìn)行腐蝕試驗，混凝土的硫酸鹽腐蝕速度相對較慢，試驗的侵蝕齡期也較長.本試驗共采用7 個試 驗齡期：28，60，90，120，150，180，300d.其中28d為混凝土試塊制作完成后的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期，之后將養(yǎng)護(hù)好的混凝土試塊分別放入自來水和50 000 mg／L 的Na2SO4溶液浸泡，浸泡32，62，92，122，152，272d后測定試塊抗壓強(qiáng)度.

試驗過程中，每隔一定時間進(jìn)行腐蝕溶液的更換，以保持腐蝕介質(zhì)濃度的基本恒定.

2.3 試驗結(jié)果

混凝土試塊在試驗齡期內(nèi)的抗壓強(qiáng)度值見表5.

表5 混凝土試塊各齡期的抗壓強(qiáng)度Table 5 Compressive strength at various ages of concrete sample MPa

由表5可以看出：在自來水浸泡環(huán)境下的X 組混凝土試塊，其抗壓強(qiáng)度在S1，S2，S3 這3 種配合比中均呈現(xiàn)前期快速增大，后期慢速增大的趨勢。硫酸鹽環(huán)境下的Z組混凝土試塊，其抗壓強(qiáng)度總體變化規(guī)律為先增大后減小，前期抗壓強(qiáng)度增大的速度較快，這是由于前期外圍腐蝕混凝土處于孔隙填充階段，整個混凝土試塊處于強(qiáng)化階段，同齡期下其抗壓強(qiáng)度大于自來水浸泡的試塊，而在后期，隨著腐蝕的繼續(xù)進(jìn)行，外圍混凝土開始出現(xiàn)裂縫，腐蝕混凝土的強(qiáng)度開始降低，即進(jìn)入劣化階段，這與其他試驗結(jié)果［1，10，16］一致.

3 試驗結(jié)果分析及討論

3.1 試驗值與計算值的比較

3.1.1 本文試驗值與計算值的比較

圖3為上述各混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)試驗值和采用本文模型計算值的對比.由圖3可以看出，在試驗時間150d（即腐蝕齡期122d）左右時混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)達(dá)到最大值，之后腐蝕混凝土的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)開始降低，這說明腐蝕混凝土開始進(jìn)入劣化階段，因此試驗時間150d（即腐蝕齡期122d）左右為腐蝕混凝土強(qiáng)化階段和劣化階段的分界點.由圖3可見，采用本文模型計算得到的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)和試驗值比較接近.

圖3 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)試驗值與計算值的對比Fig.3 Comparison of Kf between test values and calculated values of concrete sample

表6給出了各組試驗值和模型計算值的擬合相關(guān)系數(shù)R2，腐蝕系數(shù)B，混凝土試塊腐蝕區(qū)強(qiáng)化階段抗壓強(qiáng)度損失率影響系數(shù)k以及混凝土試塊腐蝕區(qū)劣化階段抗壓強(qiáng)度損失率影響系數(shù)α 和β.

由表6可以看出，在強(qiáng)化階段，擬合相關(guān)系數(shù)R2大于0.94；劣化階段，擬合相關(guān)系數(shù)R2大于0.81，這說明本文提出的計算公式能夠計算混凝土在硫酸鹽環(huán)境下的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)，可預(yù)測和評價混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性能.

表6 試驗回歸結(jié)果Table 6 Results of test regression

擬合的相關(guān)參數(shù)中，k變化很小，β則為常量，說明這2個參數(shù)受混凝土配合比影響很小，B 和α 變化較大，說明它們與混凝土配合比關(guān)系密切.

3.1.2 其他文獻(xiàn)試驗值與計算值的比較

圖4 文獻(xiàn)［1，16］中試驗值和計算值的比較Fig.4 Comparisons between test values and calculated values in literature［1，16］

文獻(xiàn)［1，10，16］也進(jìn)行了類似試驗，文獻(xiàn)［1，16］采用干濕循環(huán)的試驗方法，文獻(xiàn)［10］采用長期浸泡的試驗方法，并且各試驗采用的腐蝕溶液濃度不相同.圖4，5分別為文獻(xiàn)［1，16］，［10］中腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度試驗數(shù)據(jù)與采用本文模型計算值的對比.文獻(xiàn)［10］試驗中兩組試塊配合比一樣，采用的腐蝕溶液濃度不同，圖5中的10%，20%分別表示腐蝕溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù).表7列出了各組試驗值和采用本文模型計算值的擬合相關(guān)系數(shù)R2以及其他擬合參數(shù).

圖5 文獻(xiàn)［10］中試驗值和計算值的比較Fig.5 Comparisons between test values and calculated values in literature［10］

表7 試驗回歸結(jié)果Table 7 Results of test regression

由圖4，5和表7可以看出，在強(qiáng)化階段，擬合相關(guān)系數(shù)R2大于0.89；劣化階段，擬合相關(guān)系數(shù)R2大于0.92，混凝土試塊在硫酸鹽環(huán)境中的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)隨時間的變化試驗值和采用本文模型的計算值相關(guān)性較好，計算值和試驗值比較接近.

由表7還可以發(fā)現(xiàn)，β＝0.006 2，與表6完全一致，因此可基本判斷β＝0.006 2.但B，k變化較大，α變化較小，與表6有一定出入.因此，結(jié)合表6，7可以看出，β＝0.006 2，B 與混凝土配合比關(guān)系密切，α，k尚需進(jìn)一步研究.

綜上所述，在不同水膠比，不同的腐蝕溶液濃度，不同的試驗方法中，本文提出的混凝土在硫酸鹽環(huán)境中的蝕強(qiáng)模型和抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)計算方法都有廣泛的適用性，證明了本文提出的兩階段、三區(qū)域蝕強(qiáng)模型評價在硫酸鹽環(huán)境中混凝土性能的正確性.在工程中可以根據(jù)已有的腐蝕混凝土的強(qiáng)度資料，經(jīng)回歸分析就能得到適用于實際混凝土結(jié)構(gòu)的計算模型參數(shù)，從而計算出混凝土在硫酸鹽環(huán)境下的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)，評價和預(yù)測混凝土的抗腐蝕性能.

3.2 參數(shù)分析

混凝土配合比不同，其抗硫酸鹽腐蝕的能力也不同.由于與試驗結(jié)果吻合較好，因此可以根據(jù)本文提出的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)計算方法來分析混凝土抗硫酸鹽腐蝕的性能.

混凝土試塊S1，S2，S3 的水膠比依次減少，同時S2，S3中加入了20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的粉煤灰，S3采用抗硫酸鹽水泥.理論上，S1，S2，S3的抗硫酸鹽腐蝕性應(yīng)依次增大［3，16］，由表6可以看出，劣化階段S1，S2，S3的腐蝕系數(shù)B 依次減小.同樣，由表7給出的文獻(xiàn)［10］在劣化階段的腐蝕系數(shù)B 中可以發(fā)現(xiàn)，腐蝕溶液濃度越高，腐蝕系數(shù)B 越大.因此，本文采用的腐蝕系數(shù)B 能夠較好反映混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性，腐蝕系數(shù)B 越小，混凝土抗硫酸鹽腐蝕性越好，因此可以用腐蝕系數(shù)B 來評判混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性能.

也可以根據(jù)本文提出的蝕強(qiáng)模型和計算方法來分析不同配合比對混凝土抗硫酸鹽腐蝕性能的影響.將表6，7中的各參數(shù)代入式（5），（13），可得強(qiáng)化階段和劣化階段混凝土腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率的函數(shù)關(guān)系式，將函數(shù)關(guān)系式用圖形表示，見圖6～11.

圖6，7分別為本文試驗強(qiáng)化階段和劣化階段的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度損失率與試驗齡期的關(guān)系.由于S2，S3 中加入了粉煤灰，并且S3中使用了抗硫酸鹽水泥，因此S2，S3 生成的膨脹性腐蝕產(chǎn)物減少.由圖6可以看出，在前期強(qiáng)化階段，隨著水膠比的不斷減小，腐蝕產(chǎn)物填充孔隙的速度不斷增快.從圖7可以看出，在劣化階段，水膠比高的混凝土試塊的腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率最先為正值，即最先進(jìn)入正損傷，這說明高水膠比的混凝土試塊在硫酸鹽環(huán)境中的抗腐蝕性能較差.

圖8，9表示文獻(xiàn)［1，16］試驗中強(qiáng)化階段和劣化階段的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度損失率與試驗齡期的關(guān)系.由圖8可以看出，在前期膨脹密實階段，混凝土腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率均為負(fù)值，說明該階段是1個強(qiáng)化階段.而由圖9可以看出，在劣化階段，腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率開始為正值，說明混凝土腐蝕區(qū)強(qiáng)度開始降低.在2組試驗中，混凝土試塊抗壓強(qiáng)度損失率的變化規(guī)律基本一致.

圖6 本文強(qiáng)化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.6 Compressive strength loss rate of corrosion region during strengthening phase in this paper

圖7 本文劣化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.7 Compressive strength loss rate of corrosion region during deterioration phase in this paper

圖8 文獻(xiàn)［1，16］強(qiáng)化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.8 Compressive strength loss rate of corrosion region during strengthening dense phase in literature［1，16］

圖10，11為文獻(xiàn)［10］試驗中強(qiáng)化階段和劣化階段的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度損失率與試驗齡期的關(guān)系.由圖10可見，在前期強(qiáng)化階段，20%腐蝕溶液中腐蝕區(qū)的膨脹密實速率要略大于10%腐蝕溶液中的，這是因為提高溶液濃度使得生成膨脹性產(chǎn)物的速度加快，在孔隙率相同的情況下，20%腐蝕溶液中膨脹性產(chǎn)物填充孔隙的速度較快.由圖11可見，在劣化階段，20%腐蝕溶液中的混凝土腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率也要比10%腐蝕溶液中的略大，說明在高濃度硫酸鹽環(huán)境下混凝土強(qiáng)度損失速率較快，但是差別較小，這與文獻(xiàn)［10］的結(jié)論一致.

圖9 文獻(xiàn)［1，16］劣化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.9 Compressive strength loss rate of corrosion region during deterioration phase in literature［1，16］

圖10 文獻(xiàn)［10］強(qiáng)化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.10 Compressive strength loss rate of corrosion region during strengthening dense phase in literature［10］

圖11 文獻(xiàn)［10］劣化階段腐蝕區(qū)抗壓強(qiáng)度損失率Fig.11 Compressive strength loss rate of corrosion region during deterioration phase in literature［10］

4 結(jié)論

（1）硫酸鹽環(huán)境下的混凝土可劃分為裂縫發(fā)展區(qū)、膨脹密實區(qū)和未腐蝕區(qū)3個區(qū)域.根據(jù)硫酸鹽腐蝕混凝土的機(jī)理可將混凝土在硫酸鹽環(huán)境下的性能變化過程分為強(qiáng)化和劣化兩個階段.混凝土早期處于強(qiáng)化階段，膨脹性產(chǎn)物的生成可以填充孔隙，提高強(qiáng)度，但到劣化階段后，膨脹性產(chǎn)物的生成將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫，強(qiáng)度降低.

（2）提出了強(qiáng)化階段和劣化階段混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)的計算公式，該公式計算結(jié)果與各試驗條件下的試驗結(jié)果吻合較好，擬合相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.89以上，能夠評估和預(yù)測硫酸鹽環(huán)境下混凝土的抗腐蝕性能.

（3）綜合性的腐蝕系數(shù)可以反映混凝土配合比與抗硫酸鹽腐蝕性的關(guān)系，腐蝕系數(shù)越大，混凝土抗硫酸鹽腐蝕性越差.

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