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摘 要

混凝土的硫酸盐侵蚀一直是人们所关注的焦点。硫酸盐侵蚀主要通过影响混凝土的使用寿命和结构强度从而对其造成一定程度的安全隐患。环境中的硫酸根离子扩散进入混凝土孔隙溶液中时，会与混凝土中的氢氧化钙、铝酸三钙等反应生成侵蚀产物。因硫酸盐侵蚀而产生的侵蚀产物主要有钙矾石和石膏，目前对于钙矾石类型侵蚀的研究时比较系统的，也有了一定的抑制方法。但对于石膏的侵蚀研究明显不足，虽然其负面作用已被证实，但是石膏侵蚀机理还存在着争议，石膏的形成条件也没有一个统一的观点。研究石膏的形成条件是研究石膏侵蚀的基础，故有必要着重进行研究以此来进一步认识石膏对混凝土的影响，一般认为硫酸根离子浓度和pH值是两个影响石膏形成的重要因素。

本试验主要测定不同pH值下石膏的溶解度，研究模拟混凝土孔隙溶液和水泥浆体中，pH和SO₄^2-对石膏及钙矾石形成的影响，以及石膏形成对水泥基材料性能的影响。得到如下结论：

（1）SO₄^2-浓度lt;1000mg/L时只有钙矾石形成；SO₄^2-浓度在1000~8000mg/L时，当pH≤12.6时石膏与钙矾石同时存在，pH≥13.0时只有钙矾石形成；SO₄^2-浓度gt;8000mg/L时钙矾石和石膏同时存在。

（2）pH越大石膏的溶解度越大；内部硫酸盐侵蚀的主要类型为钙矾石型。

（3）若有新石膏的形成，则石膏的形成不会产生膨胀。

关键词：石膏 硫酸盐侵蚀 水泥基材料

Effect of Gypsum Formation on Properties of Cement-based Materials

Abstract

Sulfate erosion of concrete has been the focus of attention. Sulfate erosion mainly affects the service life and structural strength of concrete, thus causing a certain degree of safety risks. When sulfate ions in the environment diffuse into the pore solution of concrete, they react with calcium hydroxide and tricalcium aluminate in concrete to form erosion products. The main products of erosion due to sulfate erosion are ettringite and gypsum. At present, the research on ettringite type erosion is more systematic, and there are some methods to suppress it. But the research on gypsum erosion is obviously insufficient, although its negative effect has been proved, but the mechanism of gypsum erosion is still controversial, and the formation conditions of gypsum do not have a unified view. Because the formation condition of gypsum is the basis of studying the erosion of gypsum, it is neces

this experiment mainly measured the solubility of gypsum at different pH values, and studied the effects of pH and SO42- on the formation of gypsum and ettringite in simulated concrete pore solution and cement paste, and the effect of gypsum formation on the properties of cement-based materials. The following conclusions were drawn:

（1）t SO42- concentration lt;1000 mg/L only ettringite is formed; SO42- concentration is 1000~8000 mg/L, gypsum is present simultaneously with ettringite when 12.6, and ettringite when 13.0; SO42- concentration is present simultaneously with ettringite and gypsum when 8000 mg/L.

（2）greater solubility of pH gypsum; the main type of internal sulfate erosion is ettringite type.

（3）If there is the formation of new gypsum, the formation of gypsum will not produce expansion.

KEYWORDS: Gypsum; Cement-based materials;Sulfate attack

目录

摘要 2

Abstract 3

目录 4

第一章 绪论 5

1.1研究背景 5

1.2硫酸盐侵蚀机理 6

1.2.1钙矾石型硫酸盐侵蚀机理 8

1.2.2石膏型硫酸盐膨胀机理 8

1.2.3 MgSO4侵蚀机理 9

1.3化学腐蚀引起的混凝土破坏 9

1.4石膏型硫酸盐侵蚀研究现状 11

1.5硫酸盐侵蚀过程中混凝土性能的表征手段 13

1.6研究内容 14

第二章 原材料与试验方法 15

2.1 原材料 15

2.1.1石膏 15

2.1.2硅酸二钙（C₂S） 15

2.1.3铝酸三钙（C₃A） 16

2.1.4水 17

2.2 试验方法 17

2.2.1模拟孔溶液硫酸根离子的溶解 17

2.2.2硅酸二钙（C₂S）浆体 17

2.2.3 C₃A浆体 18

2.3养护条件 18

2.4膨胀率 18

2.5 试验设备及仪器 19

第三章 实验结果与讨论 20

第四章 结论 24

参考文献 25

致谢 29

第一章 绪论

1.1研究背景

随着时代的发展与社会的进步，水泥基材料已广泛应用于各个领域。但当混凝土处于外界环境中，如工业地区、海洋地区和土壤环境等时，由于其多孔性结构，外界环境中的侵蚀离子容易扩散进入混凝土孔隙溶液中，降低混凝土粘结性，使混凝土的性能恶化，在长期使用的情况下不能保持强度和外观完整，使混凝土结果在没有达到规定使用年限时报废。这是环境影响了混凝土耐久性损伤的结果，故材料的耐久性一直是人们关注的焦点，从一定程度上讲，材料的耐久性问题关系着其性能的好坏。

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