酸雨、盐湖、盐渍土、海洋等存在硫酸盐腐蚀的环境在地球上大范围存在[1]，混凝土作为主要的建筑材料，被广泛的应用于各个地区，由于混凝土自身存在着各种耐久性问题，给当地带来了巨大的经济损失和财政负担[2]。混凝土硫酸盐腐蚀是一个复杂的物理化学过程，物理过程主要为石膏从饱和硫酸钠溶液中结晶析出[3]，化学过程主要为形成石膏、钙矾石等[4]。为了探究混凝土在硫酸盐环境下的力学性能变化规律，余红发[5]对内陆腐蚀环境下的混凝土耐久性的影响因素、作用机理及寿命预测进行了研究；卢峰[6]对海洋环境下的硫酸根离子在混凝土中的传输规律及影响因素进行了研究。YI等[7]提出了一种数值模型，研究了骨料粒径对混凝土材料腐蚀的影响，结果表明较大的骨料尺寸有助于抑制硫酸盐的进入和任何后续的开裂。HEKAL等[8]使用水泥砂浆和混凝土进行了硫酸盐腐蚀的试验，结果表明，在试验初期，试验材料的质量、强度、弹性模量会有一个上升或者稳定节段，然后迅速下降。LIU等[9]的研究表明掺入高炉矿渣和钢渣的混凝土可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性。LI等[10]的研究表明硅灰和纳米二氧化硅可提高混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能且二者存在协同作用。近几年国内学者针对多因素与硫酸盐腐蚀耦合对混凝土性能的影响进行了研究[11−13]。本文采用0.26，0.32和0.38 3组水胶比作为自变量，研究混凝土在硫酸盐腐蚀环境下水胶比对混凝土耐久性的影响，提出了不同水胶比的混凝土寿命预测方程，可用作预测不同水胶比的混凝土在硫酸盐腐蚀环境中的寿命。提出了使用单一参数的2次多项式函数对混凝土硫酸盐腐蚀曲线进行拟合的方法，可用于统一计算腐蚀曲线。
观赏竹栽培品种整理。主要开展牡竹属、慈竹属等观赏竹栽培品种的整理与新品种定名工作，现阶段已完成牡竹属1种新品种的定名，取得国际登录号；以及川牡竹1号、硬头黄7号新品种登录的申报工作。
经过60次循环后，0.38水胶比的试块，正方体的尖角部分已经完全脱落，棱边处也部分脱落，暴露出内部的粗骨料，侧面核心密布着轻微的裂纹。0.32水胶比的试块，部分尖角已轻微脱落，棱边、侧面核心满布裂纹。0.26水胶比的试块外观变化不明显。
通常情况下，混凝土硫酸盐腐蚀研究的溶质主要采用硫酸钠、硫酸镁，但因硫酸镁溶液中的硫酸根离子和镁离子都会参与混凝土的腐蚀反应，硫酸镁溶液中的镁离子会与混凝土中的水化硅酸钙反应生成没有胶结力的的水化硅酸镁[2]。为了排除镁离子影响，采用无水硫酸钠作为试验腐蚀溶液的溶质，其符合GB/T9853—2008标准，主要性能指标如表1所示。
表1 硫酸钠主要性能指标
Table 1 Performance indicators of sodium sulfate
?
试验采用0.26，0.32和0.38 3种不同的水胶比，混凝土配合比如表2所示。分别浇筑100 mm×100 mm×100 mm，100 mm×100 mm×400 mm 2种规格的混凝土试块。100 mm×100 mm×100 mm的立方体试块用于立方体抗压强度和外观腐蚀程度测试；100 mm×100 mm×400 mm的长方体试块用于动弹性模量测试。
表2 混凝土配合比
Table 2 Concrete mix ratio
?
混凝土试块在浇筑24 h后拆模，进行编号后将试块至于标准养护室((20±2)℃；RH≥95%)内养护28 d。选用浓度为6%的硫酸钠溶液作为本试验的腐蚀溶液。本试验采用的干湿循环制度为：试验试块在标准养护室养护28 d后，将试块取出擦干表面水分然后放入(50±5)℃的烘箱中烘干22 h，烘干结束后将试块在自然环境中冷却至室温2 h，将冷却后的试块在6%的硫酸钠溶液中浸泡48 h，即一个循环周期为72 h。在实验过程中腐蚀溶液液面应高于试块表面20 mm，定期更换腐蚀溶液以保证溶液浓度恒定为6%。
考虑实际噪声情况，在仿真回波数据上叠加高斯白噪声分别使其信噪比SNR=0，10 dB，目标运动速度从0 m/s线性递增至300 m/s，FFT点数为512，采用互相关FFT法进行速度粗估计，Matlab仿真结果如图1所示。信噪比为10 dB时，测速误差基本维持在3 m/s以下，仅能满足二次相位的速度补偿误差。但当信噪比降为0 dB，速度估计值出现较大不规则波动，单独使用互相关FFT法已无法满足精度要求。因此，通常仍需在所得速度粗估计基础上进行速度精确补偿。另外，速度估计误差包络大致呈三角状，主要由FFT的栅栏效应所导致，该问题可以用Rife相关算法来得到优化[8]。
相对抗压强度：N次干湿循环后受硫酸盐腐蚀的一组混凝土试件的抗压强度测定值/未经历硫酸盐腐蚀的混凝土试件的初始抗压强度测定值。
相对动弹性模量：N次干湿循环后受硫酸盐腐蚀的一组混凝土试件的动弹性模量测定值/未经历硫酸盐腐蚀的混凝土试件的初始动弹性模量测定值。
参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082—2009)对混凝土抗硫酸盐侵蚀之规定，当混凝土的相对抗压强度、相对动弹性模量达到0.75时，即认为混凝土材料失效。
经过10次循环后，3种水胶比的混凝土试块表面均有白色盐渍析出，无肉眼可见的明显裂纹。
经过30次循环后，0.38水胶比的试块，正方体的部分尖角已腐蚀掉落，棱边处出现明显裂纹，且不同裂纹出现贯通的趋势，侧面核心部分出现轻微的裂纹。0.32水胶比的混凝土试块在棱边处出现明显裂纹，但裂纹数量较少，侧面核心出现轻微裂纹。0.26水胶比的试块，外表面无肉眼可见的明显裂纹。
将不同水胶比的相对抗压强度绘制在同一张表中，并拟合出大于80次循环的混凝土相对抗压强度，结果如图5所示。
2009年，牛津大学出版社出版了佩恩特 (Richard W.Painter)所著的《打造一个美国应得的政府》(Getting the Government America Deserves:How Ethics Reform Can Make a Difference)一书。作者是法学教授，又曾在白宫担任过法律顾问。他以局内人的身份，指出美国联邦政府的不少道德法律已经不合时宜，美国现存的行政道德体制必须改弦易辙，并揭示了小布什总统任内如何应对政府道德的详尽内幕，让读者得以一窥自由民主的面纱下大小官僚贪赃枉法的庐山真面目。
经过80次循环后，0.38水胶比的试块，正方体尖角、棱边已完全脱落，侧面隆起。0.32水胶比的试块，尖角、棱边轻微脱落，侧面满布细小的裂纹。0.26水胶比的试块尖角、棱边处出现明显裂纹，但未出现明显脱落。80次循环后的混凝土试块如图1～3所示。
对于Mg2+而言，Ida2-可与Mg2+形成配合物(如式(11)所示)，同时也可以与H+发生加质子反应，其反应式如下：
图1 0.38水胶比80次循环后
Fig.1 W/B=0.38 after 80 cycles
图2 0.32水胶比80次循环后
Fig.2 W/B=0.32 after 80 cycles
图3 0.26水胶比80次循环后
Fig.3 W/B=0.26 after 80 cycles
整个试验过程中，0.38水胶比的试块最先出现裂纹，随着循环次数的增加，棱角处裂纹逐渐贯通，表层混凝土剥落、隆起。0.32水胶比的试块裂纹出现时间较晚，虽然最终在棱角处也出现了剥落现象，但是剥落面积较小，且无明显隆起。0.26水胶比的试块，最终仅在棱角处出现裂纹，几乎无剥落现象。外观变化结果表明，水胶比越大，混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力越差。其主要原因在于，水胶比越大，混凝土中的孔隙率越大，孔径的平均值也越大，导致混凝土与硫酸盐腐蚀溶液的接触面积较大。同时较大的孔隙率使得孔隙间的混凝土较薄，在内应力的作用下产生的裂缝更易发生贯通。最终导致被腐蚀的混凝土发生剥落。
张付申等[5]指出废弃橡塑高分子聚合物造成的环境污染问题日益突出，废弃物的绿色循环利用备受业界关注，其中新型材料化利用是其再生循环利用的优选途径。概述了废弃高分子聚合物合成环境功能材料的最新研究进展，重点关注噪声污染控制材料、高性能吸水材料、特殊孔状材料、催化材料、黏结材料、还原材料和能源转化材料等的应用。介绍了高分子废弃物在这些功能材料合成中发挥的作用、转化方法、材料性能和应用领域，以期为高分子废弃物的高附加值循环利用提供指导。
混凝土强度试验结果与腐蚀系数如图4所示。由图4可知，腐蚀循环次数在达到30次之前，混凝土试块的立方体抗压强度呈上升状态，峰值强度比初始强度增加了10%左右，其主要原因为硫酸盐向混凝土内部扩散，与混凝土内部的Ca(OH)2作用生成CaSO4，CaSO4再与水泥石中的固态水化铝酸钙生成钙矾石。
图4 抗压强度
Fig.4 Compressive strength
钙矾石的溶解度极小，在结构组成上会结合大量的结晶水，形成针状钙矾石结晶，在混凝土内部引起很大的内应力。
茶叶：茶叶样品于2017年10月21日采摘于漳州科技职业学院相同区域实训茶园，采摘量均为1 000 g，具体信息见表1。
在干湿循环作用下，石膏结晶也会对混凝土产生较大的腐蚀作用。
硫酸盐与混凝土的水化反应生成了石膏、钙矾石等水化产物，体积膨胀，填充了混凝土内部原有的孔隙，使混凝土变密实，提高了混凝土的强度。随着试验继续进行，混凝土试块的强度开始下降，直至破坏。其主要原因为：混凝土−硫酸盐水化产物的体积膨胀超过了混凝土原有孔隙的体积，破坏了孔隙周围的混凝土结构，产生了微小的裂纹，从而导致强度下降。当这些微小裂纹继续发展并贯通时，就会使得混凝土产生肉眼可见的裂纹、剥落。
采用多项式函数对混凝土相对抗压强度的变化进行了拟合，结果如图5所示。笔者同时尝试了指数函数、幂函数、对数函数等，拟合结果均不理想。
罗爹爹说：”话是这样说，但就怕大家受不住，已经都听了一个星期了。我这两天腿子走不得，没有去打拳，我也听得心里慌慌神。你晓得，这个音乐蛮不吉利。”
水泥采用甘肃祁连山水泥有限公司生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥，标准稠度用水量27.3%，烧失量3.05%，比表面积337 m2/kg，3 d抗压强度21.8 MPa，28 d抗压强度48.7 MPa；粉煤灰采用F类Ⅱ级粉煤灰，烧失量5.31%，需水量91%，氧化钙含量7.64%；粗骨料采用5～20 mm连续粒级碎石,含泥量0.5%，压碎指标10%，表观密度2 670 kg/m3；细骨料为中沙，细度模数2.9，松散堆积密度1 514.9 kg/m3，紧密堆积密度1 764.4 kg/m3；水采用普通自来水，pH值8.11；减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率28%；
由图5可知，当试验循环次数达到99次时，水胶比为0.32的混凝土试块相对抗压强度到达0.755 7；当试验循环次数达到89次时，水胶比为0.38的混凝土试块相对抗压强度到达0.751 8；当试验循环次数达到113次时，水胶比为0.26的混凝土试块相对抗压强度到达0.751 5。
图5 相对抗压强度变化趋势
Fig.5 Variation trend of relative compressive strength
0.38水胶比的混凝土试块，耐受腐蚀循环的次数最少，仅为89次。0.26水胶比的试块，耐受腐蚀循环的次数最多。与外观变化结果一致。
混凝土动弹性模量试验结果如图6所示。动弹性模量试验结果与强度试验结果基本一致，在30次循环前，动弹性模量呈上升状态，峰值比初始动弹性模量增加了5%～10%。主要原因为混凝土与硫酸盐的水化产物填充了混凝土试块内部原有的孔隙，使混凝土变密实，提高了混凝土的动弹性模量。
图6 动弹性模量
Fig.6 Dynamic elastic modulus
将不同水胶比的3组数据绘制在同一张表中，并拟合出大于80次循环的混凝土相对动弹性模量，结果如图7所示。
由图7可知，当试验循环次数达到95次时，水胶比为0.32的混凝土试块相对动弹性模量到达0.751 7；当试验循环次数达到87次时，水胶比为0.38的混凝土试块相对动弹性模量到达0.754 5；当试验循环次数达到104次时，水胶比为0.26的混凝土试块相对动弹性模量到达0.755 2。
图7 相对动弹性模量变化趋势
Fig.7 Variation trend of relative dynamic elastic modulus
相对抗压强度、相对动弹性模量拟合结果如表3所示，二者存在一定差异，但差异不大。取其平均值作为试验最终结果。实验数据变化趋势与外观变化趋势一致。
表3 抗腐蚀循环次数
Table 3 Anti-corrosion cycle times 次
?
混凝土在硫酸盐腐蚀环境下的产物，体积都较其原物质增大数倍，结晶后填充到混凝土原本的孔隙中，在实验的初期，腐蚀产物在混凝土内部引发内应力还不足以破坏混凝土的结构，宏观表现出来的就是混凝土的质量增大、强度增加、动弹性模量增加。随着实验的继续进行，累积的内应力超过了混凝土的承受极限，混凝土内部的结构出现破坏，宏观表现为强度、动弹性模量下降。相对抗压强度、相对动弹性模量实验结果曲线显示，二者的变化规律非常相似，均为开口向下的二次函数，由二次函数的通式Y=AX 2+BX+C得，混凝土材料的相对抗压强度和相对动弹性模量在初始时刻为1，所以C=1。混凝土的的强度和动弹性模量在初始时刻均呈现上升状态，并在30次达到峰值，所以−B/2A=30,B=−60A。由图5和图7可知，随着混凝土材料水胶比的增大，混凝土抵抗腐蚀循环的次数逐渐降低，抛物线的开口逐渐减小，抛物线方程的二次项系数的绝对值|A|逐渐减小，由于B与A存在着线性关系，仅对A随水胶比的变化进行研究。原二次函数简化为：
解析：此题考查氧化还原反应方程式的配平,用化合价升降法配平时,首先要分清氧化产物是Cl2,还原产物是ClO2,KCl中的Cl来源于盐酸,化合价没有变化,再配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的计量数,最后依据原子种类和个数守恒,配平其他物质的计量数和补加未知物质。
以相对抗压强度为准进行分析，假设|A|与水胶比呈对数关系。A表示混凝土自身属性与环境腐蚀能力。当前试验条件下环境腐蚀能力不变，仅表示混凝土本生的属性差异。|A|拟合结果如图8所示。
图8 |A|随水胶比变化趋势
Fig.8|A|Trend with water-binder ratio
如图9所示，随着混凝土水胶比的增加，相对抗压强度曲线右端逐渐下移，在相对抗压强度达到0.75时所能承受极限腐蚀循环次数逐渐减小。同时，随着混凝土水胶比的增加，曲线的相对抗压强度最大值在逐渐增加。其主要原因为，水胶比较大的混凝土强度较低，在腐蚀初期，强度提升的比例越大。
图9 相对抗压强度随水胶比变化曲线
Fig.9 Variation curves of relative compressive strength with water-binder ratio
方程计算结果与实验数据对比如表4所示，水胶比=0.26时，方程计算结果的误差为−6.9%，水胶比=0.32时，方程计算结果的误差为−4.1%，水胶比=0.38时，方程计算结果的误差为1.1%，方程计算结果与实验结果基本吻合。
表4 抗腐蚀循环次数对比
Table 4 Comparison of anti-corrosion cycle times次
?
由于混凝土在硫酸盐腐蚀环境下的相对强度、相对动弹性模量呈现先上升后下降的状态，存在一个明显的极大值点和对称轴，可由二次多项式函数对所有曲线统一进行分析，不同曲线在(0,1)，(t,1)点相交(t为混凝土强度、动弹性模量开始下降的时间点)，随着混凝土配合比的变化，混凝土材料的相对强度、相对动弹性模量极大值和曲线的开口大小发生变化。极大值越大，曲线的开口越小，其腐蚀寿命越短，极大值越小，曲线的开口越大，其腐蚀寿命越长。由于二次多项式函数的未知参数间的关系可将多项式函数中的3个未知参数简化为一个较容易获得的未知参数。
采用本文方法对文献[14−15]数据进行分析，结果如图10和图11所示。误差如表5和表6所示，计算结果与试验结果基本吻合。
表6 腐蚀时长对比
Table 6 Corrosion duration comparison d
?
图11 相对抗压强度随水胶比变化曲线
Fig.11 Variation curves of relative compressive strength with water-binder ratio
表5 腐蚀时长对比
Table 5 Corrosion duration comparison d
?
图10 相对抗压强度随水胶比变化曲线
Fig.10 Variation curves of relative compressive strength with water-binder ratio
1)外观变化结果表明，混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力与水胶比呈反比，水胶比越大，混凝土抗硫酸盐腐蚀能力越低。
2)混凝土相对抗压强度、相对动弹性模量分析及预测结果表明，混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力与水胶比呈反比，与外观变化结果一致。硫酸盐腐蚀初期会提高混凝土的强度。
（2）在Develop的Target Manager注册数据库，在新建的数据库中添加需要立体显示的虚拟场景识别图。
3)混凝土的相对抗压强度、相对动弹性模量的曲线均为开口向下的二次多项式函数。由二次多项式函数的特点可得，此方程仅有一个未知参数。
学生写作语言的形成，不仅是来自于其平时的语文知识积累，同时也是其生活经验的一种积累。著名作家老舍、莫言等人的文章中，之所以具有着深厚的生活韵味，就是其平时对生活中的点滴感悟而形成的一种醇厚语言形式。这也进一步说明了实际生活对于丰富学生写作语言的重要性。在平时的教学中，教师应当善于引导学生对于自身生活的一种总结与感悟，这样可以有效的让学生写作语言富有生活情怀，提高文章的深度。
4)当水胶比增大时，由方程绘制出的曲线开口逐渐减小，曲线右端下移，混凝土耐受腐蚀循环的次数逐渐减小。与试验结果吻合。
5)本文分析方法可在有限的试验数据的前提下，对未进行实验的其他水胶比的混凝土进行寿命预测。
参考文献：
[1]逯静洲,朱孔峰,田立宗,等.荷载−硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性[J].工业建筑,2018,48(3):11−16.LU Jingzhou,ZHU Kongfeng,TIAN Lizong,et al.Mechanical properties of high-strength concrete subjected to loading and sulfate attack[J].Industrial Construction,2018,48(3):11−16.
[2]黄战,邢锋,邢媛媛,等.硫酸盐侵蚀对混凝土结构耐久性的损伤研究[J].混凝土,2008(8):45−49.HUANG Zhan,XING Feng,XING Yuanyuan,et al.Durability damage of concrete structures caused by sulfate attack[J].Concrete,2008(8):45−49.
[3]FLATT R J.Salt damage in porous materials:how high supersaturations are generated[J].Journal of Crystal Growth,2002,242(3/4):435−454.
[4]SANTHANAM M,COHEN M D,OLEK J.Mechanism of sulfate attack:a fresh look:Part 2.Proposed mechanisms[J].Cement and Concrete Research,2003,33(3):341−346.
[5]余红发.盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D].南京:东南大学,2004.YU Hongfa.Study on high performance concrete in salt lake:durability,mechanism and service life prediction[D]Nanjing:Southeast University,2004.
[6]卢峰.海洋环境下混凝土硫酸盐腐蚀研究[D].青岛:青岛理工大学,2012.LU Feng.Study of sulfate corrosion of concrete in marine environment[D]. Qingdao: Qingdao Technological University,2012.
[7]YI Chaofan,CHEN Zheng,BINDIGANAVILE V.A nonhomogeneous model to predict the service life of concrete subjected to external sulphate attack[J].Construction and Building Materials,2019,212:254−265..
[8]HEKAL E E,KISHAR E,MOSTAFA H.Magnesium sulfate attack on hardened blended cement pastes under different circumstances[J].Cement and Concrete Research,2002(32):1421−1427.
[9]LIU Jin,WANG Dongmin.Application of ground granulate blast furnace slag-steel slag composite binder in a massive concrete structure under severe sulphate attack[J].Advances in Materials Science and Engineering,2017,2017:1−9.
[10]LI L G,ZHENG J Y,NG P L,et al.Cementing efficiencies and synergistic roles of silica fume and nanosilica in sulphate and chloride resistance of concrete[J].Construction and Building Materials,2019,223:965−975.
[11]田树民.干湿环境下混凝土抗硫酸盐腐蚀性能试验研究[D].兰州:兰州交通大学,2019.TIAN Shuming.Experimental research on sulfate corrosion resistance of concrete under dry and wet environment[D].Lanzhou:Lanzhou Jiaotong University,2019.
[12]王娅丽.西部地区混疑土硫酸盐侵蚀机理及改性研究[D].兰州:兰州交通大学,2016.WANG Yali.Study on sulfate attack mechanism and modifications of concrete in west of China[D].Lanzhou:Lanzhou Jiaotong University,2016.
[13]谢超,王起才,于本田,等.纳米SiO2−矿渣−水泥复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀试验[J].材料科学与工程学报,2020,38(1):88−93.XIE Chao,WANG Qicai,YU Bentian,et al.Experimental study on sulfate attack resistance of nano SiO2-Slag-Cement composite cementitious material[J].Journal of Materials Science and Engineering,2020,38(1):88−93.
[14]孙迎召.混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环共同作用下耐久性研究[D].西安:西安建筑科技大学,2013.SUN Yingzhao Concrete durability under combined action of sulfate attack and dry/wet cycling[D].Xi'an:Xi'an University of Architecture and Technology,2013.
[15]邓芳.碳化−硫酸盐−干湿循环下的项目混凝土耐久性实验研究[J].当代化工,2019,48(10):2265−2268.DENG Fang.Experimental study on the durability of project concrete under carbonation,sulfate corrosion and dry-wet cycle[J].Contemporary Chemical Industry,2019,48(10):2265−2268.
联系客服
