硫酸鹽侵蝕作為影響混凝土耐久性的重要因素之一，具有高度的復(fù)雜性與極大的危害性，是眾多環(huán)境水侵蝕類型中最為棘手的問(wèn)題之一。一般而言，水灰比越小，混凝土的密實(shí)度越大，硫酸鹽溶液就越難以侵入混凝土內(nèi)部，其抗侵蝕能力也就越強(qiáng)。硅灰的加入能夠有效提高混凝土的密實(shí)性，從而在一定程度上增強(qiáng)混凝土的抗侵蝕性能。然而，不同的硅灰摻量會(huì)對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性產(chǎn)生截然不同的影響，這一現(xiàn)象背后蘊(yùn)含著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。
在對(duì)摻有硅灰的高鋁水泥和普通波特蘭水泥混合物的抗硫酸鹽侵蝕性研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含有硅灰的高鋁水泥量為 15%，而普通波特蘭水泥含量為 85% 時(shí)，其抗硫酸鹽侵蝕性顯著增強(qiáng)。這表明在特定的水泥混合體系中，合理的硅灰摻量能夠優(yōu)化水泥石的微觀結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成，提高其抵抗硫酸鹽侵蝕的能力。
通過(guò)精確測(cè)試混凝土硫酸鹽擴(kuò)散物的含量，深入研究混凝土中添加硅灰對(duì)其抗硫酸鹽侵蝕的影響。以齡期為 14 周的測(cè)試結(jié)果為例，在 Na?SO?溶液中，當(dāng)硅灰含量分別為 0、5%、10%、15% 時(shí)，混凝土硫酸鹽的含量依次為 0.09%、0.072%、0.06%、0.05%。這一結(jié)果清晰地表明，隨著硅灰含量的增加，混凝土在硫酸鈉溶液中的抗侵蝕能力逐漸提高，即添加硅灰能夠顯著提高混凝土抗硫酸鈉溶液的侵蝕能力。這是因?yàn)楣杌业膿饺氪龠M(jìn)了水泥的水化反應(yīng)，生成了更多的水化產(chǎn)物，填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，同時(shí)硅灰與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，改變了水泥石的化學(xué)組成，使其更難被硫酸鈉溶液侵蝕。
然而，在硫酸鎂溶液中，情況卻有所不同。當(dāng)硅灰含量分別為 0、5%、10%、15% 時(shí)，硫酸鹽擴(kuò)散物的含量分別為 0.11%、0.083%、0.06%、0.06%，即在硅灰含量增加到 15% 時(shí)，硫酸鹽擴(kuò)散物的含量并未繼續(xù)減少。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在水泥砂漿中分別摻入 0、5%、10%、15% 的硅灰，然后將其浸泡在 5% 的硫酸鎂溶液中，以抗壓強(qiáng)度損失率來(lái)評(píng)定水泥砂漿的破壞程度。結(jié)果顯示，隨著硅灰摻量從 5% 逐步增加到 15%，抗壓強(qiáng)度的損失率持續(xù)增大，且均在 40% 以上，這表明抗硫酸鎂侵蝕性能逐步降低。其原因在于硅灰替代了一部分水泥，引發(fā)了火山灰效應(yīng)，導(dǎo)致氫氧化鈣的含量減少。在硫酸鎂溶液中，鎂離子會(huì)與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，而氫氧化鈣的減少使得這一反應(yīng)更容易進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致更多的鎂離子侵入混凝土內(nèi)部，與 C - S - H 凝膠發(fā)生反應(yīng)，造成 C - S - H 的破壞，從而降低了混凝土的抗硫酸鎂侵蝕能力。由此可見(jiàn)，硅灰在提高抗硫酸鈉侵蝕方面效果顯著，但在抗硫酸鎂侵蝕方面卻存在一定的局限性，在實(shí)際工程應(yīng)用中需要根據(jù)具體的環(huán)境條件和硫酸鹽類型來(lái)合理確定硅灰的摻量。
