随着现代工业的高速发展,环境污染日益加剧,从而在世界许多地区形成了一种独特的天气现象——酸雨,并因此对包括水泥混凝土、灰砂浆等水泥基材料在内的一切构造物产生严重的侵蚀破坏,从而给国家造成重大经济损失及材料浪费。因此,随着当前降雨日益酸性化及其带来的危害越来越严重,有关水泥基材料酸雨侵蚀问题日益引起国内外广大科研工作者和工程技术人员的高度重视和关注。本文主要针对目前水泥基材料酸雨腐蚀行为研究现状及其在工程应用中急待解决的关键技术问题,依托国家高技术研究发展计划（863计划）项目—高抗渗长寿命大管径隧道管片材料结构设计与工程应用（项目编号:2005AA332010）,围绕酸雨环境中水泥基复合材料的侵蚀破坏行为、矿物掺合料影响因素、破坏机理等科学问题,开展一系列理论与应用技术研究,并从提高水泥混凝土抗酸雨侵蚀性能、延长服役寿命角度从发,为提高大型混凝土建筑物的抗酸雨腐蚀能力,延长使用寿命提供理论支撑。主要工作及成果如下:1水泥品种、矿物掺合料等材料组成参数对材料腐蚀速度、程度均有重要影响。2采用矿渣水泥可在一定程度上延缓酸雨侵蚀破坏进程,但依然会遭到酸雨严重的侵蚀破坏。矿渣水泥混凝土相比于普通硅酸盐混凝土能降低混凝土在酸雨腐蚀条件下的质量损失,其90d和150d的质量损失率分别为普通硅酸盐混凝土的49.6%和69.0%;矿渣水泥混凝土和普通硅酸盐混凝土的抗压强度损失和抗折强度损失（抗蚀系数）同样呈现出先增长后下降的趋势,但矿渣水泥混凝土的抵抗酸雨侵蚀的能力明显要强于普通硅酸盐混凝土;3掺入合适的矿物掺合料可在一定程度上改善硅酸盐水泥基材料的抗酸雨侵蚀性能。以受酸雨侵蚀180d时的表面损伤因子和内部损伤因子为例,掺30%高钙粉煤灰、30%矿粉、5%硅灰+25%矿粉可分别使混凝土的表面损伤因子减少9.29%、14.84%和28%,而可分别使混凝土的内部损伤因子减少22.56%、27.45%和60.64%。但对于活性较低的低钙粉煤灰而言,也许因为在早期时其火山灰活性及其微细集料填充作用并没有充分发挥而致使其内部微观结构不致密,反而对混凝土抗酸雨侵蚀性能的改善作用不大,甚至起反作用。因此,不同掺合料对普通硅硅酸盐水泥抗酸雨侵蚀的改善作用从大到小依次为:5%硅灰+25%矿粉＞30%矿粉＞30%高钙粉煤灰＞30%低钙粉煤灰。4在酸雨腐蚀条件下,改性高钙灰能显著提高砂浆抗酸侵蚀的能力,但其掺量存在最佳优化区间,约在20%～30%之间。超过“拐点”后,粉煤灰对砂浆性能的劣化效果将会显现;5掺加25%改性高钙灰对砂浆抗酸雨腐蚀强度损失强化效果非常明显;掺入w=25%改性高钙灰的砂浆经过56 d模拟酸雨腐蚀后,在SEM显微分析中可以观察到高活性的高钙粉煤灰颗粒所产生的微集料效应、火山灰效应,改善了混凝土的孔结构,降低混凝土的孔隙率,使混凝土形成致密结构,提高了混凝土的耐久性能。6在模拟酸雨腐蚀过程中,磨细矿粉的掺量对混凝土耐酸雨性能有明显影响,在综合考察砂浆质量损失、抗压强度损失、抗折强度损失和微观性能变化后,笔者认为在本实验条件下25%掺量时矿粉对于砂浆有最佳的强化作用。7硫酸型酸雨对硅酸盐水泥基材料的侵蚀破坏主要是由其H⁺和SO₄^2-共同侵蚀破坏作用的结果:一方面,H⁺使硬化水泥石中的Ca（OH）₂、CSH、CxAHy等物质发生分解、转化,而引起结构溃散性腐蚀;另一方面,SO₄^2-与水泥石作用,生成膨胀性的物质CaSO₄·2H₂O,而引起膨胀性腐蚀。也就是说,酸雨腐蚀机理是一种由分解腐蚀与膨胀性腐蚀共同构成的复合型侵蚀破坏。8酸雨最终的腐蚀产物主要为CaSO₄·2H₂O晶体以及无胶结性的SiO₂·nH₂O和Al₂O₃·nH₂O胶体等,腐蚀产物中没有钙矾石AFt存在。并且,酸雨腐蚀产物不受酸雨中的H⁺或SO₄^2-浓度的影响,但是H⁺、SO₄^2-等侵蚀介质浓度却可影响其侵蚀破坏进程及其破坏程度。9酸雨持续的侵蚀作用不断累积,导致材料发生由及表及里的侵蚀破坏,并伴随内部结构的损伤,直至完全溃散。外观表现为最初材料表面出现软化、浆化现象,随后逐渐产生许多微裂缝、开裂、逐层脱落,及进一步疏松、软化和浆化,末期出现大面积脱落现象,直至完全被解体。