喷射混凝土的硝酸侵蚀:孔溶液H⁺与NO₃^-的扩散规律及侵蚀机理

王家滨¹，牛荻涛^2,3

1. 西安工业大学建筑工程学院2. 西安建筑科技大学土木工程学院3. 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室

摘 要：一般大气环境下长大公路隧道中,喷射混凝土单层衬砌往往会遭受硝酸侵蚀,导致耐久性恶化及使用寿命降低。本研究以硝酸溶液为侵蚀介质,针对制备的普通喷射混凝土、钢纤维喷射混凝土和模筑混凝土开展浸泡试验。通过测试混凝土不同深度处孔溶液pH值和NO₃^-含量,分析喷射混凝土硝酸侵蚀过程。对硝酸侵蚀后试件的矿物组成和微观结构进行表征,以研究孔溶液中H⁺和NO₃^-的扩散机理。实验结果表明,喷射混凝土孔溶液H⁺和NO₃^-含量均小于模筑混凝土,即喷射混凝土抗硝酸侵蚀耐久性更优。侵蚀溶液pH值不大于2时,钢纤维喷射混凝土孔溶液中H⁺和NO₃^-含量与普通喷射混凝土差异较小,说明钢纤维对较高浓度硝酸侵蚀环境下喷射混凝土耐久性能的提升作用不明显。针对喷射混凝土硝酸侵蚀机理的分析表明,硝酸侵蚀喷射混凝土的过程可分为水化产物反应、水化硅酸钙凝胶分解和钙矾石及骨料侵蚀等三个阶段。因此,孔溶液H⁺在侵蚀早期增长速度快于侵蚀后期;NO₃^-含量则随侵蚀过程的推移而快速增大。

关键词：喷射混凝土;硝酸侵蚀;孔溶液pH值;氢离子（H⁺）含量;硝酸根离子（NO₃^-）含量;离子扩散机理;