陈成 崔建生 龚燕华

（南通市建筑科学研究院有限公司，江苏 南通 226000）

0 引言

海水对混凝土结构的侵蚀作用主要表现在两个方面：一是水泥石在海水中受到腐蚀，发生溶出性腐蚀、离子交换型腐蚀、膨胀性腐蚀[1]等；二是混凝土中钢筋受到海水中氯离子影响，一旦钢筋表面的氯离子浓度达到临界浓度[2]，钢筋表面钝化膜便会受到破坏，从而发生钢筋锈蚀[3]。

本文中的试验采用不同浓度的海水对水泥胶砂试件进行浸泡，并在分别在不同龄期对试件进行电通量试验及扫描电镜微观分析，研究了不同浓度海水对水泥胶砂试件的抗氯离子渗透性能和微观结构的影响，以期为海洋工程耐久性研究提供参考。

1 试验概况

本文中试验所用水泥为中国联合水泥集团生产的42.5强度等级P.I型硅酸盐水泥，产地为山东；砂为符合GB/T 17671-1999规定的中国ISO标准砂，产地为厦门。胶砂试件配合比为水泥：砂：水= （450±2）：（1350±5）：（225±1），本文中试验所用海水均为人工海水，组成及配比如表1[4]所示，水泥胶砂试件按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》[5]成型。共制作同配比水泥胶砂试件十二组，分别浸泡于淡水、一倍海水、三倍海水、五倍海水，试验龄期分别为30d、60d、90d。其中电通量试验所用水泥胶砂试件成型后30d于淡水中养护，第31d移入海水中浸泡，于试验日期前一日取出置于淡水中真空饱水；SEM分析所用水泥胶砂试件龄期均为120d，其中成型后30d于淡水中养护，然后在海水中浸泡90d。

试验所用仪器设备：

①水泥胶砂搅拌机（JJ-5型）

②水泥胶砂振实台（ZS-15型）

③电热恒温干燥箱（101-A型）

④电子天平（HY-301型）

⑤扫描电子显微镜（S-3400N型）

⑥氯离子电通量测定仪（NJ-DTL型）

2 试验结果及分析

2.1 水泥胶砂试件电通量试验结果及分析

表1 水泥胶砂试件电通量实测数据

图1 坐标图：电通量-龄期

由图1及表1可得出以下结论：

1）淡水中浸泡试样电通量随浸泡时间的增加而轻微下降，这是由于此时的胶砂试件仍处于水化进程中，水化产物C-S-H凝胶进一步填充硬化砂浆内部孔隙，使样品微观结构更为致密，降低了氯离子渗透速率。

2）由于侵蚀过程为静水浸泡，海水对胶砂试件的侵蚀速度有限，且侵蚀从试件表面开始，逐渐深入内部，30d的浸泡使得试件中靠近表面的一部分受到海水的侵蚀，故在不同浓度海水中浸泡的、龄期为30d的试件之间电通量值差异不大。

3）经一倍、三倍以及五倍海水浸泡的试样电通量随浸泡时间的增加而增加，这是由于海水的浸泡使得试样表面受到侵蚀，影响了试件的密实度，并形成更多的微裂缝和微孔洞，侵蚀液即利用微裂缝和微孔洞向试件内部扩散，使试件被进一步侵蚀。

4）经不同浓度侵蚀液浸泡的试样，其浸泡时间与电通量的关系曲线在形态和发展方向上高度相似，均表现为随着侵蚀时间的增加，试件的电通量值增长速率越来越快。说明受到长时间侵蚀的水泥胶砂试件，侵蚀液已经由表面渗透进入其内部，在不同的深度范围内破坏水泥胶砂试件的密实度，侵蚀严重时，试件发生沙化、剥离、崩塌。

5）随着浸泡时间的延长，同种侵蚀液浸泡的不同龄期试件之间的电通量值之连线呈明显的发散状。这表明即使两种胶砂试件浸泡的侵蚀液浓度仅有较小的差别，在受到侵蚀的初期抗氯离子渗透性能差距较小，但随着时间的推移，其抗氯离子渗透性能差异会越来越大。

2.2 扫描电镜结果及分析

通过扫描电镜获得的图像显示了表面裂纹、孔洞、与骨料的结合情况：

1）淡水中浸泡90d的样品表面形貌较为均匀、致密，水化程度较高，C-S-H凝胶相互连接，并紧密堆积，仅观察到少量微小裂纹，无明显孔洞。凝胶与骨料结合紧密。

2）一倍海水中浸泡90d的样品表面形貌较为致密，C-S-H凝胶连接紧密，但可见表面崎岖不平，并有明显裂缝，说明样品已受到海水侵蚀作用的影响。凝胶与骨料之间裂缝较轻微，结合较为紧密。

3）在三倍人工海水中浸泡90d的样品表面一致性和密实度受到较大影响，可见C-S-H凝胶之间的结合受到一定程度的破坏，可见较多数量的孔洞，并漏出内部钙矾石等晶体结构，该样品表面出现大量裂纹，并相互连通。凝胶与骨料之间存在明显裂缝，有轻微剥离的现象。

4）在五倍人工海水中浸泡90d的样品表面出现严重侵蚀迹象，C-S-H凝胶之间的结合受到严重破坏，大量孔洞与裂缝相互贯通，表面形貌支离破碎。可观察到凝胶与骨料之间缝隙较大、剥离现象较为严重，并存在骨料脱落现象。

3 结论

1）海水侵蚀降低了胶砂试件的抗氯离子渗透性能，并且随着海水浓度以及浸泡时间的增加，试件抗氯离子渗透性能加速下降。

2）即使两种胶砂试件浸泡的侵蚀液浓度仅有较小的差别，但随着时间的推移，其抗氯离子渗透性能的差异会越来越大。

3）根据SEM微观分析结果，海水的侵蚀作用导致试件内部出现了微裂缝和微孔隙，并削弱了骨料与C-S-H凝胶的结合作用，使得氯离子及其他有害物质更容易渗透进入试件内部，并且随着海水浓度的增加，这种现象更为显著。