硫酸銨腐蝕混凝土性能劣化時(shí)變規(guī)律及預(yù)測

鄧通發(fā)，彭　劍，歐陽斌，朱沛東，林　煌

?

硫酸銨腐蝕混凝土性能劣化時(shí)變規(guī)律及預(yù)測

鄧通發(fā)1a，1b，彭劍1a，1b，歐陽斌2，朱沛東1a，林煌1a

（1．江西理工大學(xué)a．建筑與測繪工程學(xué)院；b．江西省環(huán)境巖土與工程災(zāi)害控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西贛州341000；
2．江西五方建筑設(shè)計(jì)有限公司，江西贛州341000）
摘要：通過在5%濃度硫酸銨溶液中長期浸泡，對不同水灰比、不同漿骨比、不同粉煤灰摻量的混凝土試件進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)研究，得到0～120 d腐蝕齡期下試件抗壓強(qiáng)度的劣化規(guī)律。采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法研究了不同因素對混凝土抗壓強(qiáng)度影響的顯著程度，通過構(gòu)建GM（1，1）預(yù)測模型對受硫酸銨腐蝕的混凝土強(qiáng)度劣化規(guī)律及服役壽命進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明：水灰比0．4、漿骨比0．28和粉煤灰摻量10%的受腐蝕混凝土抗腐蝕性能較強(qiáng)，隨水灰比、漿骨比和粉煤灰摻量比例增大，抗壓強(qiáng)度降幅明顯。構(gòu)建的GM（1，1）預(yù)測模型具有較高的精度，運(yùn)用該模型在預(yù)測受腐蝕混凝土的壽命中，粉煤灰摻量10%、水灰比0．4及漿骨比0．28的受腐蝕混凝土分別比其它影響因素相同下的受腐蝕混凝土增加247%，125%，74%。
關(guān)鍵詞：硫酸銨；混凝土；水灰比；漿骨比；粉煤灰摻量；GM（1，1）預(yù)測模型
中圖分類號：TV43文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5485（2016）07-0126-06

doi：10．11988/ckyyb．20150354

1　研究背景

混凝土是當(dāng)今社會最主要的建筑材料，在服役過程中容易遭受環(huán)境腐蝕介質(zhì)的侵蝕。由于混凝土在服役期間受到各種腐蝕環(huán)境介質(zhì)的侵蝕，內(nèi)外部出現(xiàn)劣化，導(dǎo)致混凝土構(gòu)筑物過早退出服役期。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對混凝土受硫酸鹽侵蝕進(jìn)行了廣泛研究［1-2］。研究表明，影響混凝土硫酸鹽腐蝕效果的因素可分為外因和內(nèi)因：外因指外界環(huán)境和一些物理因素的影響，如干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、溫度變化等；內(nèi)因指水泥組分、摻合料類型、混凝土配合比的影響，如水灰比、漿骨比、礦物摻合料等。通過內(nèi)因的內(nèi)部優(yōu)化，可以緩和混凝土劣化的速率，提高混凝土的抗腐蝕性。

硫酸銨腐蝕環(huán)境如贛南離子型稀土開采礦區(qū)，采用硫酸銨浸取液對礦石浸溶以獲得稀土元素離子交換液，這種浸溶采礦工藝除了容易造成嚴(yán)重的水土流失外，殘留的硫酸銨溶液既會造成土壤酸化，也對礦區(qū)內(nèi)的混凝土建筑造成腐蝕。此外在生產(chǎn)硫酸銨晶體的廠房、運(yùn)輸硫酸銨母液的泵送基礎(chǔ)等混凝土構(gòu)筑物［3］中，也出現(xiàn)類似的腐蝕劣化。然而，混凝土受硫酸鹽腐蝕的研究中以硫酸鈉、硫酸鎂為研究對象的文獻(xiàn)較多［4-6］，相對應(yīng)的防腐蝕方法比較全面?；炷猎诹蛩徜@溶液侵蝕環(huán)境下的腐蝕劣化規(guī)律及抗腐蝕措施的研究較少［7］。從腐蝕機(jī)理來看，硫酸銨溶液中SO42-與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而結(jié)晶膨脹，NH4

+也與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而起到分解作用及溶出作用，兩者都會對混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生較顯著的影響。良性的配合比與許多因素有關(guān)，包括粗骨料的物理性質(zhì)、活性摻合料的物理化學(xué)性質(zhì)等。從不同因素對混凝土性質(zhì)影響來看，有漿骨比的影響、水灰比的影響、施工質(zhì)量的影響等。通過合理調(diào)整混凝土配合比、外加摻合料等方式提高混凝土抗硫酸銨腐蝕的性能，是本文研究的主要內(nèi)容。

本文研究在5%濃度硫酸銨溶液腐蝕條件下不同水灰比、漿骨比和粉煤灰摻量的混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)變規(guī)律。通過對內(nèi)外因共同作用下混凝土的損傷劣化規(guī)律研究，運(yùn)用灰色理論中GM（1，1）預(yù)測模型對受腐蝕混凝土壽命進(jìn)行預(yù)測。試驗(yàn)結(jié)果對研究在原地浸礦后稀土礦區(qū)殘留的硫酸銨及相關(guān)侵蝕環(huán)境地區(qū)的混凝土壽命的應(yīng)用具有一定的工程參考價(jià)值。

2　試驗(yàn)概況

2．1混凝土原材料與配合比

試驗(yàn)用的水泥采用江西萬年青水泥股份有限公司生產(chǎn)的萬年青牌42．5級普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)為3．3的贛州章江河沙；粗骨料采用2．5～9．5 mm級配的石灰?guī)r碎石，其中粒徑為2．5～5 mm的碎石占15%，粒徑為5～9．5 mm的碎石占85%；減水劑采用SX-C18緩凝型聚羧酸高性能減水劑。硫酸銨由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，AR級分析純。

2．2試驗(yàn)方法

按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55—2011）［8］規(guī)范進(jìn)行混凝土配合比及混凝土成形，試驗(yàn)采用40 mm×40 mm×160 mm的標(biāo)準(zhǔn)試模。試件在室內(nèi)靜停24 h后拆模，成型后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d，然后放置于硫酸銨溶液中進(jìn)行長期浸泡侵蝕。硫酸銨溶液濃度為5%，為保持硫酸銨溶液的相對穩(wěn)定，本次試驗(yàn)采用帶蓋容器箱，并每隔30 d更換溶液。依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50082—2009［9］與《水泥硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法》GB/T 749—2008［10］中混凝土基本性能試驗(yàn)方法進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，在侵蝕齡期為0，30，60，90，120 d進(jìn)行強(qiáng)度測試，試件分組及配合比見表1。

表1　混凝土配合比Table 1　Mix proportions of concretes

受腐蝕混凝土強(qiáng)度變化采用相對抗壓強(qiáng)度抗蝕系數(shù)Rcc表征，即

式中：Rcc為抗壓強(qiáng)度系數(shù)；fccu為不同齡期下受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值（MPa）；fwcu為標(biāo)養(yǎng)28 d齡期下混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值（MPa）。

圖1　不同影響因素下受腐蝕混凝土隨腐蝕齡期的抗蝕系數(shù)變化Fig．1　Variation of corrosion resistance coefficient ofconcrete of different material compositions with corrosion age

2．3試驗(yàn)結(jié)果與分析

不同水灰比、漿骨比和粉煤灰摻量的混凝土受5%硫酸銨侵蝕，其相對抗壓強(qiáng)度抗蝕系數(shù)隨腐蝕齡期的變化規(guī)律如圖1所示。

從圖1（a）可知，在120 d腐蝕齡期內(nèi)，S1（水灰比0．4）、S2（水灰比0．5）的混凝土抗蝕系數(shù)總體隨腐蝕齡期下降趨勢，但S2的降幅比S1的降幅大，且隨水灰比的增大，降幅越大。分析其原因，水灰比較小時(shí)（0．4），會降低水泥漿體與骨料之間的比重（漿骨比0．3），對加強(qiáng)混凝土內(nèi)部骨架效應(yīng)有益。水灰比0．4的混凝土（S1）內(nèi)部的水泥石水化固結(jié)后更密實(shí)，生成的毛細(xì)孔率較小，同時(shí)使外部SO42-和 NH4

+侵入內(nèi)部造成劣化越困難，因而低水灰比強(qiáng)度損失量較小，水灰比0．5的混凝土（S2）水化完成后內(nèi)部密實(shí)度不如水灰比0．4的混凝土，且生成的毛細(xì)孔率較多，對外部SO42-和 NH4

+侵入更為有利，因而抗蝕系數(shù)相對S1降幅更大；水灰比為0．6時(shí)，致使水泥漿體與骨料之比增大（漿骨比0．6），密實(shí)性變差，且 S3的抗蝕系數(shù)在腐蝕初期（0～30 d）有所增長，但在后期（60～90 d）急劇下降，原因在于水灰比為0．6的混凝土（S3）水化速度較快，內(nèi)部生成較高的孔隙率及大孔徑孔洞比例較多，這對外部SO42-和NH4+大量侵入混凝土內(nèi)部有利。SO42-和 NH4

+與水泥石的Ca（OH）2生成膨脹性的物質(zhì)如鈣礬石、石膏等充實(shí)內(nèi)部大孔徑需要一定齡期，當(dāng)外部SO42-繼續(xù)向內(nèi)部擴(kuò)散，反應(yīng)物堆積膨脹，超過混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，再加上NH4+的溶蝕作用，致使受腐蝕混凝土后期強(qiáng)度迅速下降。

圖1（b）中同為0．5的水灰比條件下，不同漿骨比的混凝土抗蝕系數(shù)隨腐蝕齡期不斷降低，在120 d腐蝕齡期內(nèi)，H1的降幅相對H2、H3更小，具有漿骨比越高，抗壓抗蝕系數(shù)降幅越快的趨勢。這是由于漿骨比0．28的混凝土（H1）中骨料對混凝土起骨架作用，且砂石比例越大，內(nèi)部充裕的水泥漿體包裹骨料表面越充分，致使混凝土內(nèi)部水泥水化率越高，內(nèi)部粘結(jié)力越強(qiáng)，因而混凝土內(nèi)部越密實(shí)，混凝土密實(shí)也就降低了混凝土的外部滲透性和和的擴(kuò)散范圍。

圖1（c）給出了同一水灰比條件下，不同粉煤灰摻量的混凝土抗蝕系數(shù)變化趨勢圖，對比H2（未摻），C1，C2混凝土在各個(gè)齡期的抗蝕系數(shù)高于H2，C3混凝土在30～60 d齡期抗壓強(qiáng)度抗蝕系數(shù)遠(yuǎn)大于H2，在90～120 d齡期內(nèi)低于H2，但差別不大。不同粉煤灰摻量混凝土隨腐蝕齡期的時(shí)變規(guī)律又有不同特點(diǎn)。C1，C2隨腐蝕齡期抗蝕系數(shù)不斷降低，C2的降幅相對C1更為顯著；C3隨腐蝕齡期抗蝕系數(shù)先緩慢增加，后期迅速下降，同時(shí)粉煤灰摻量越高，抗壓強(qiáng)度抗蝕系數(shù)降幅越大。分析其原因，在于粉煤灰本身具有活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)，在0．5水灰比下，以10%等量替換水泥加入混凝土中，可以降低混凝土中Ca（OH）2的含量，密實(shí)混凝土內(nèi)部，提高混凝土的防腐蝕能力；而粉煤灰本身對混凝土強(qiáng)度的生成沒有幫助，但過量的摻入粉煤灰會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、強(qiáng)度生成較慢，粉煤灰容易和SO42-生成鈣礬石，對混凝土內(nèi)部造成膨脹劣化的影響，因此C3后期抗蝕系數(shù)迅速下降就由此造成的。

3　抗壓強(qiáng)度灰色預(yù)測

灰色系統(tǒng)理論是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的數(shù)學(xué)方法［11］。主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。灰色系統(tǒng)理論依據(jù)信息覆蓋，通過對信息的整理歸類來尋求其變化規(guī)律。

3．1灰色相關(guān)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系列理論的重要內(nèi)容之一，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法可以得知參考因素與主因素在相對變化中的關(guān)聯(lián)度，判斷參考因素對主因素的影響程度，并由此選擇預(yù)測模型中的顯著變量［12］。

上文通過試驗(yàn)可知水灰比、漿骨比、及粉煤灰摻量對混凝土強(qiáng)度有著不同程度的影響，本文將同齡期下未侵蝕混凝土的抗壓強(qiáng)度作為主序列，用xo表示；不同水灰比（S1，S2，S3）影響下的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度分別以表示；不同漿骨比（H1，H2，H3）影響下的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度分別以；不同粉煤灰摻量（C1，C2，C3）影響下的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度分別以。通過鄧聚龍［13］的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，經(jīng)計(jì)算得到受腐蝕混凝土灰色關(guān)聯(lián)度如表3所示。

表2　不同因素影響下的受腐蝕混凝土灰色關(guān)聯(lián)度Table 2　Grey correlation degree of corroded concretesof different material compositions

對水灰比、漿骨比、粉煤灰影響下受腐蝕混凝土的灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行加權(quán)平均，得到水灰比影響下受腐蝕混凝土與未腐蝕混凝土強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)度為0．633，漿骨比影響下的關(guān)聯(lián)度為0．686，粉煤灰影響下關(guān)聯(lián)度為0．630。3種影響因素下的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為漿骨比、水灰比、粉煤灰，換言之，漿骨比是在0～120d齡期內(nèi)影響混凝土抗硫酸銨腐蝕最為敏感的因素，水灰比次之，粉煤灰在0～120d齡期內(nèi)的影響最小。

3．2GM（1，1）模型

GM（1，1）模型也是灰色系列基本理論的重要內(nèi)容之一，主要運(yùn)用于一個(gè)變量對主變量影響下的預(yù)測模型。GM（1，1）主要通過灰色生成或序列算子的作用弱化隨機(jī)性，挖掘潛在的規(guī)律，經(jīng)過差分方程與微分方程之間的互換，實(shí)現(xiàn)利用離散的數(shù)據(jù)序列建立連續(xù)的動(dòng)態(tài)微分方程，通過微分方程與等差時(shí)間系列的關(guān)系達(dá)到預(yù)測的目標(biāo)。GM（1，1）模型是對1個(gè)變量用一階微分方程dX（1）/dt+aZ（1）=u建立模型，且是等時(shí)距的。

用X（0）（i）表示原始數(shù)據(jù)序列：其相應(yīng)的1-AGO （accumulating generation operator，一次累加）序列為其中緊鄰均值生成序列為

微分方程的時(shí)間相應(yīng)函數(shù)為式中：X（0）（1）為原始數(shù)據(jù)首項(xiàng)；a，u為模型系數(shù)，由最小二乘法回歸求得。然后利用累減公式還原，即得預(yù)測值公式為

其中X（0）（t+1）為第t+1項(xiàng)預(yù)測值。

3．3抗壓強(qiáng)度劣化時(shí)變規(guī)律及GM（1，1）模型建立

3．3．1水灰比影響

通過灰色關(guān)聯(lián)分析可知，不同的水灰比S1（水灰比0．4）、S2（水灰比0．5）、S3（水灰比0．6）影響下，受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度變化特點(diǎn)各有差異，且有不同的關(guān)聯(lián)度。將S1，S2，S3三組的抗壓強(qiáng)度代入GM（1，1），得到相應(yīng)的時(shí)間函數(shù)，如表3所示。

表3　水灰比影響下受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)變方程Table 3　Time-dependant equation of compressive strength of corroded concrete with different watercement ratios

通過以上的時(shí)變方程得到混凝土抗壓強(qiáng)度預(yù)測值，預(yù)測強(qiáng)度與實(shí)測強(qiáng)度值的擬合度如圖2（a）所示。從圖中可知，混凝土試件在5%濃度硫酸銨溶液腐蝕下，單軸抗壓強(qiáng)度隨腐蝕齡期不斷降低，降幅由小到大依次為S1＞S2＞S3。運(yùn)用GM（1，1）預(yù)測模型得到的預(yù)測值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)在0．9以上，表明擬合度較高。

3．3．2漿骨比影響

運(yùn)用試驗(yàn)所得單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將不同漿骨比影響下的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度比序列一次累加得序列X（1）（t），代入式（2）、式（3）得到受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)變方程，H1，H2，H3影響下的函數(shù)如表4所示。

不同漿骨比影響下，受腐蝕混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)變規(guī)律及預(yù)測曲線見圖2（b），依圖可得，混凝土在H1（漿骨比0．28）、H2（漿骨比0．33）、H3（漿骨比0．37）影響下，單軸抗壓強(qiáng)度不斷降低，60～120 d的降幅有增加的趨勢；不同漿骨比的預(yù)測時(shí)變曲線變化趨勢基本相同，且同齡期下不同漿骨比混凝土的預(yù)測強(qiáng)度值相差較小，通過GM（1，1）得到的預(yù)測值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)在0．9以上，精度較高。3．3．3粉煤灰摻量影響

C1，C2，C3的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度代入到GM（1，1）模型得到的時(shí)變方程如表5所示。

表4　漿骨比影響下受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)變方程Table 4　Time-dependant equation of compressive strength of corroded concrete with different paste aggregate ratios

表5　粉煤灰影響下受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)變方程Table 5　Time-dependant equation of compressive strength of corroded concrete with different fly ash contents

圖2　不同影響因素下混凝土受硫酸銨腐蝕性能劣化擬合曲線Fig．2　Fitting curves of corrosion deterioration of concrete with different material compositions in ammonium sulfate solution

在不同粉煤灰摻量（C1，C2，C3）影響下，受腐蝕混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)變規(guī)律及預(yù)測曲線見圖2（c），C1（粉煤灰摻量10%）的預(yù)測曲線在整個(gè)腐蝕齡期內(nèi)強(qiáng)度最大，C3（粉煤灰摻量30%）在預(yù)測曲線整個(gè)腐蝕齡期內(nèi)強(qiáng)度最小，C1與C3的強(qiáng)度差最大出現(xiàn)在腐蝕齡期120 d。

3．4服役壽命預(yù)測

混凝土的服役壽命是指混凝土從承載受力服役開始，到混凝土劣化失去使用價(jià)值的時(shí)間長度［14］。法國規(guī)范規(guī)定，單軸受壓混凝土的容許使用強(qiáng)度不超過0．33倍的單軸強(qiáng)度［15］，混凝土受5%濃度硫酸銨溶液腐蝕后，混凝土劣化速度加快，強(qiáng)度下降一半（50%）時(shí)，現(xiàn)場在此強(qiáng)度下得到的容許使用強(qiáng)度更低，不具備使用價(jià)值，因此混凝土受5%濃度硫酸銨溶液腐蝕后，混凝土劣化速度加快強(qiáng)度下降較大，本文中定義混凝土的使用壽命為：浸入硫酸銨溶液中的試塊從未腐蝕（標(biāo)養(yǎng)28 d）的抗壓強(qiáng)度到混凝土強(qiáng)度失效（50%的初始強(qiáng)度值）的時(shí)間。

為準(zhǔn)確確定受腐蝕混凝土的使用壽命，需要通過大量的試驗(yàn)及較長的試驗(yàn)周期，同時(shí)也要承擔(dān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散的風(fēng)險(xiǎn)［16］。在贛南稀土開采區(qū)，浸礦池排出的廢水中NH4+和 SO4

2-含量高達(dá)0．35%～0．40% （3 500～4 000 mg/L），即使經(jīng)過地下水及土壤的稀釋，含量仍然達(dá)到160 mg/L［17］。室內(nèi)加速試驗(yàn)中混凝土以5%（25．76 mg/L）濃度硫酸銨溶液浸泡腐蝕，NH4

+和SO4

2-的濃度約為現(xiàn)場腐蝕濃度的93．38倍。采用灰色系統(tǒng)理論對室內(nèi)加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)的生成、開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對受腐蝕混凝土使用壽命的有效預(yù)測，同時(shí)提高試驗(yàn)的時(shí)效性。通過上文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及GM（1，1）預(yù)測模型的公式，得到了水灰比0．4、漿骨比0．28、及粉煤灰摻量10%的混凝土受腐蝕后抗壓強(qiáng)度損失50%的時(shí)間長度，與其他原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)乘以濃度系數(shù)得到服役壽命如表6所示。

表6　受腐蝕混凝土的服役壽命Table 6　Service life of corroded concretes

從表中可知，受硫酸銨腐蝕混凝土的壽命值由大到小依次為：C1（粉煤灰摻量10%）的預(yù)測使用壽命為108．93 a，S1（水灰比0．4）的預(yù)測使用壽命為70．04 a、H1（漿骨比0．28）的預(yù)測壽命為54．47 a，分別比同影響因素下的受腐蝕混凝土增加247%，125%，74%。

4結(jié)論

在5%濃度硫酸銨溶液下，混凝土隨腐蝕齡期增長單軸抗壓強(qiáng)度不斷降低，水灰比、漿骨比、粉煤灰摻量對混凝土抗腐蝕影響效果明顯。受腐蝕混凝土隨著水灰比、漿骨比的增大、粉煤灰摻量的增高，單軸抗壓強(qiáng)度損失越快，抗腐蝕效果變差，通過試驗(yàn)得知水灰比0．4、漿骨比0．28、粉煤灰摻量10%的受腐蝕混凝土強(qiáng)度降幅最低，抗腐蝕效果最好。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及灰色關(guān)聯(lián)分析可知，漿骨比對混凝土抗硫酸銨腐蝕最為敏感、水灰比次之，粉煤灰最小；基于各影響因素下對混凝土的突出抗腐蝕能力，得到水灰比0．4、漿骨比0．28、粉煤灰摻量10%的混凝土與同齡期下未腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度關(guān)聯(lián)度最好，表明該條件下混凝土抗腐蝕性能最好，與試驗(yàn)結(jié)果一致。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果構(gòu)建的受腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度GM（1，1）預(yù)測模型，預(yù)測出的抗壓強(qiáng)度與實(shí)測強(qiáng)度擬合度高，相關(guān)系數(shù)在0．9以上，具有足夠的精度對受腐蝕混凝土的抗壓強(qiáng)度和使用壽命進(jìn)行預(yù)測。應(yīng)用預(yù)測模型的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)及試驗(yàn)的放大系數(shù)，推算出受腐蝕混凝土的服役壽命，得到粉煤灰摻量10%、水灰比0．4及漿骨比0．28的受腐蝕混凝土分別比同影響因素下的受腐蝕混凝土增加247%，125%，74%，在同類型影響因素條件下，C1，S1，H1提高混凝土耐硫酸銨溶液腐蝕的效果相對最佳。

［1］ 楊凱．長期浸泡下混凝土受硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)研究［J］．淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，20（5）：48-52．

［2］ 張光輝．混凝土結(jié)構(gòu)硫酸鹽腐蝕研究綜述［J］．混凝土，2012，（1）：49-54．

［3］ 張定華．硫酸銨結(jié)晶廠房腐蝕破壞原因分析及防護(hù)［J］．全面腐蝕控制，2002，16（1）：27-29．

［4］ 方祥位，申春妮，楊德斌，等．混凝土硫酸鹽侵蝕速度影響因素研究［J］．建筑材料學(xué)報(bào)，2007，10（1）：89-96．

［5］ 郭鐘群，趙奎，余育新，等．不同環(huán)境條件下混凝土性能的試驗(yàn)研究［J］．江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（5）：13-15．

［6］ 陳達(dá)，廖迎娣，侯利軍，等．受硫酸鹽侵蝕水泥基材料力學(xué)性能及本構(gòu)模型［J］．建筑材料學(xué)報(bào)，2013，16（6）：936-941．

［7］ 張志興，張根亮，冷發(fā)光．5%硫酸銨溶液中混凝土應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究［J］．中國建材科技，2002，11（3）：26-30．

［8］ JGJ 55—2011，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011．

［9］ GB/T 50082—2009，普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

［10］GB/T749—2008，水泥硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．

［11］張英姿，范穎芳，趙穎華．受鹽酸腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度的灰色預(yù)測模型［J］．建筑材料學(xué)報(bào)，2007，10（4）：397-401．

［12］陳志江，尹紅宇，陳川亮．混凝土碳化深度灰色關(guān)聯(lián)分析［J］．廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，30（2）：147-150．

［13］鄧聚龍．灰色系統(tǒng)理論教程［M］．武漢．華中理工大學(xué)出版社，1990．

［14］李北星，袁曉露，崔鞏，等．應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土的強(qiáng)度劣化規(guī)律及服役壽命（英文）［J］．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2009，37（12）：2112-2117．

［15］李嘉進(jìn)．混凝土容許應(yīng)力研究［J］．水電站設(shè)計(jì)，1992，（2）：74-80．

［16］李北星，蔡老虎．基于灰色系統(tǒng)的混凝土酸性化預(yù)測模型研究及應(yīng)用［J］．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2013，（10）：1375-1380．

［17］李永繡，張玲，周新木．南方離子型稀土的資源和環(huán)境保護(hù)性開采模式［J］．稀土，2010，31（2）：80-85．

（編輯：王慰）

paste aggregate ratio and fly ash dosage．The prediction results by the GM（1，1）model indicate that the lifetimes of concretes with water cement ratio of 0．4，paste aggregate ratio of 0．28 and fly ash content of 10%increase by 247%，125%and 74%than those of concretes with the same influence factors，respectively．

Regularity of Compressive Strength Deterioration and Grey Prediction of Concrete Corrosion in Ammonium Sulfate Solution

DENG Tong-fa1，2，PENG Jian1，2，OUYANG Bin3，ZHU Pei-dong1，LIN Huang1
（1．School of Architectural and Surveying&Mapping Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou341000，China；2．Jiangxi Provincial Key Laboratory of Environmental Geotechnical Engineering and Disaster Control，，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou341000，China；3．Jiangxi Wufang Architectural Design Co．Ltd．，Ganzhou341000，China）

Corrosion tests were carried out by immersing concretes in ammonium sulfate solution of 5%concentration．The concretes are of different material compositions of water cement ratio，paste aggregate ratio and content of fly ash．The regularity of deterioration of compressive strength of immersed concretes during 0-120 d corrosion age were obtained．The grey correlation analysis method was used to research the influence of different factors on the compressive strength of concrete，and the GM（1，1）prediction model was established to forecast the service life and strength deterioration of the concretes in ammonium sulfate solution．Results show that the concretes with water cement ratio of 0．4，paste aggregate ratio of 0．28 and fly ash content of 10%have better anti-erosion performance．Moreover，the compressive strength of concretes declines significantly with the increases in water cement ratio，

ammonium sulfate；concrete；water cement ratio；paste aggregate ratio；fly ash content；GM（1，1）prediction model

2015-04-26；

2015-05-19

江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015BAB206054）；江西省交通廳科技（2014C0007）

鄧通發(fā)（1980-），男，江西贛州人，副教授，碩士，主要從事橋梁與隧道工程研究方面的工作，（電話）13970783208（電子信箱）dbdtf@ 163．com。