通过大量对不同组成体系的溶液化学、电化学和物相分析试验,确定水泥材料与硫酸盐介质作用后,有害化合物形成反应机理和条件,结合水泥混凝土和砂浆试件经受硫酸盐介质侵蚀后,其微观结构观测、物相分析和物理力学性能的测试,揭示混凝土的硫酸盐侵蚀机理与劣化的相关性。为今后提高混凝土耐硫酸盐性能和混凝土使用寿命设计方法的研发、现场混凝土结构物的侵蚀破坏程度的评价方法和维护技术的开发,以及混凝土材料耐硫酸盐性能的有效试验方法的建立等提供理论和实验依据。这对我国国民经济建设和社会发展具有非常重要的意义。
混凝土的硫酸盐侵蚀是一些地区的混凝土结构过早劣化的主要原因之一。几十年来,国内外对此问题已有大量文献报道,但对硫酸盐侵蚀机理与混凝土劣化的问题仍不完全清楚。本项目通过大量的溶液浸泡试验、材料微观分析与性能测试等,揭示了石膏型、钙矾石型和"盐结晶"型硫酸盐侵蚀机理与混凝土劣化的相关性。指出在外部硫酸盐侵蚀下,混凝土内通过局部反应形成了结晶性较差的微细针状钙矾石,并因其吸水产生的肿胀压力造成混凝土膨胀性劣化;石膏的形成也可导致混凝土出现严重的膨胀性劣化和强度下降,这归于石膏晶体生长或重结晶产生的结晶压力和晶体定向生长或堆聚时的定向体积膨胀。并认为混凝土表面的"盐结晶"只引起浅表层的剥蚀,其危害较轻,而结晶区高浓度硫酸盐溶液的化学侵蚀更严重,其主要劣化模式是石膏形成与C?S?H凝胶脱钙引起的混凝土由表及里的剥蚀、软化和溃散,结晶区以上附近的混凝土内盐结晶将因较大的结晶压力而导致混凝土膨胀性劣化。这些成果为提高混凝土抗硫酸盐性能的技术和混凝土结构耐久性设计方法的研究、现场混凝土构筑物的侵蚀破坏程度与原因的评价方法和维护技术的开发,以及混凝土抗硫酸盐性能的有效试验方法的建立等提供了理论和实验依据