矿物掺合料提升PCCP保护层砂浆抗氯盐侵蚀性能试验研究

Experimental Study on the Enhancement of Chloride Erosion Resistance of PCCP Protective Layer Mortar by Mineral Admixtures

摘要

针对盐渍土环境中预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe， PCCP）钢丝氯盐锈蚀易引发断丝、爆管的工程风险，提升其保护层砂浆抗氯盐侵蚀性能具有重要工程价值．基于实验室制备与现场辊射成型试件性能差异大的问题，本文引入3%减水剂优化实验室成型工艺，实现两类试件关键指标匹配；通过180 d氯盐干湿循环试验，结合XRD、SEM、MIP微观表征，关联抗压强度、总孔隙率等宏观性能指标，系统研究纳米二氧化硅（NS）、粉煤灰（FA）及焙烧水滑石（CLDHs）对PCCP砂浆抗侵蚀性能的影响，阐明其增强机理．结果表明，单掺2% CLDHs的L2组抗侵蚀性能优异，180 d时抗压强度较基准组提升56.39%，砂浆相同深度处氯离子浓度较基准组降低31.1%，总孔隙率降低8.69%；复掺20% FA与2% CLDHs的F20-N0-L2组综合性能最优，抗折强度提升51.28%，氯离子浓度降低41.1%，总孔隙率降低24.07%．

Abstract

To address the engineering risk of steel wire corrosion induced by chloride salts in Prestressed Concrete Cylinder Pipe (PCCP) in saline soil environments, which readily triggers wire breakage and pipe bursting, improving the chloride erosion resistance of PCCP protective layer mortar is of critical engineering value. Aiming at the prominent performance gap between laboratory-fabricated specimens and on-site roller-sprayed molded specimens, this study introduces 3% water reducer to optimize the laboratory molding process, realizing the matching of key indicators between the two types of specimens. Through a 180 d chloride dry-wet cyclic erosion test, combined with microscopic characterizations via X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Mercury Intrusion Porosimetry (MIP), as well as correlation analysis of macroscopic indicators including compressive strength and total porosity, we systematically investigate the effects of Nano-Silica (NS), Fly Ash (FA) and Calcined Layered Double Hydroxides (CLDHs) on the chloride erosion resistance of PCCP mortar, and elucidate the corresponding enhancement mechanism. The results show that the L2 group with 2% CLDHs alone exhibits excellent erosion resistance, with compressive strength increased by 56.39%, chloride ion concentration at the same depth decreased by 31.1%, and total porosity reduced by 8.69% at 180 d compared to the reference group; the F20-N0-L2 group with 20% FA and 2% CLDHs presents the optimal comprehensive performance, with flexural strength increased by 51.28%, chloride ion concentration decreased by 41.1%, and total porosity reduced by 24.07%.

Graphical abstract

关键词

PCCP砂浆 / 氯盐侵蚀 / 粉煤灰 / 纳米二氧化硅 / 焙烧水滑石 / 抗侵蚀性能

Key words

PCCP mortar / chloride salt erosion / fly ash / nano-silica / calcined layered double hydroxides / erosion resistance

0 引 言

预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe， PCCP）是由混凝土管芯、钢筒、预应力钢丝、钢制承插口接头、砂浆保护层组合而成的大口径复合型管材^［1］．在盐渍土中，PCCP管道易受氯离子侵蚀，当氯离子渗透至预应力钢丝表面时，易引发锈蚀断裂，导致PCCP爆管事件．保护层砂浆作为PCCP结构的第一道防线，提高其抗侵蚀性能尤为重要．PCCP保护层砂浆属于干硬性砂浆，具有状态干散、黏聚性较低^［2］等特点．多数学者通过掺入不同掺合料提升其抗侵蚀性能，如Hassi等^［3］通过电化学阻抗谱分析粉煤灰（Fly Ash， FA）和纳米二氧化硅（Nano-Silica， NS）对PCCP保护层砂浆耐久性能的影响，证明FA对孔隙率的改善效果更好，阻抗更低，NS对PCCP保护层砂浆力学性能改善更好．张秀芝等^［4］通过掺入NS和FA协同改善砂浆性能，证明复掺NS和FA的砂浆力学性能、耐久性能均优于单掺NS和单掺FA的砂浆．吕周岭等^［5］对复掺焙烧水滑石（Calcined Layered Double Hydroxides， CLDHs）和FA砂浆力学性能及水化作用进行研究，证明CLDHs对FA的火山灰反应有促进作用．部分学者关注表面防护技术，如杨博凯等^［6］研究环氧煤沥青涂层厚度对PCCP保护层砂浆抗硫酸盐-氯盐侵蚀性能的影响．部分研究虽提及PCCP保护层砂浆成型工艺，却未建立实验室成型与现场辊射工艺的性能匹配标准，导致室内所得优化配比在实际工程应用中，抗侵蚀效果往往偏差15%~25%^［4‒10］．

现有研究已证实FA与NS、CLDHs复掺可通过优化孔隙结构、促进火山灰反应等方式提升砂浆的力学性能，同时CLDHs作为固化氯离子的有效吸附剂，理论上其协同FA、NS具有较好的结构密实及抗氯盐侵蚀能力，而目前三种矿物掺合料协同作用下PCCP保护层砂浆的性能演化规律及机理尚不明确，尤其是在模拟现场辊射成型标准下，缺乏对多组材料协同提升PCCP保护层砂浆抗氯盐侵蚀性能的系统研究，限制其在盐渍环境中的工程应用．

基于此，本文围绕PCCP保护层砂浆实验室模拟成型及其抗氯盐侵蚀性能开展研究．首先，通过掺加减水剂改善干硬性砂浆成型性能，以拆模密度、抗压强度和吸水率为评价指标，建立与现场辊射工艺相匹配的实验室成型方法；其次，基于前期强度与工作性能试配结果，设计FA、NS、CLDHs的单掺与复掺配合比，开展3.5% NaCl溶液干湿循环侵蚀试验，结合宏观力学性能、自由氯离子浓度及微观结构表征，探明不同掺合料体系下PCCP保护层砂浆的抗氯盐侵蚀机制，并筛选最优配合比．研究结果可为PCCP保护层砂浆实验室评价方法建立及我国西北盐渍土地区PCCP耐久性设计提供参考．

1 试验方案

1.1 试验原材料

采用新疆天山水泥股份有限公司生产的P·O 42.5普通硅酸盐水泥．细集料选用新疆地区的河砂，实测细度模数为2.97，由于PCCP保护层砂浆需要使用细砂，故对天然砂进行筛分，配制后砂细度模数为2.15．采用新疆恒泰筑源新型建材有限公司提供的Ⅱ级FA，选用山东新威纳材料科技有限公司生产的镁铝碳酸根型水滑石（Layered Double Hydroxides， LDHs）．水泥、FA和LDHs主要化学成分见表1．采用苏州远特新材提供的亲水疏油型NS，物理特性见表2．本文对LDHs进行焙烧处理后掺入砂浆，将原状LDHs材料置于马弗炉中恒温500 ℃焙烧5 h后取出，记为CLDHs材料．水为市政供应自来水．减水剂采用聚羧酸减水剂，减水率为16%．

1.2 试验设计

NS和FA具有火山灰效应及更细的颗粒^［6］，可细化水泥基材料的内部孔隙结构；CLDHs通过结构重建、离子交换实现氯离子固化，改善水泥基材料力学性能和抗侵蚀性能^［7‒8］．本文在PCCP保护层砂浆中掺入NS、FA和CLDHs，以提高砂浆密实度和吸附氯离子为核心目标，提出PCCP保护层砂浆抗氯盐侵蚀性能设计方案．

NS具有高火山灰活性，但掺量过大时易发生团聚，导致性能劣化，已有研究表明其适宜掺量多集中于1%~5%^［9‒10］，故选取2%、3%、4%三个梯度．FA作为辅助胶凝材料，低掺量时火山灰效应不明显，过高掺量则显著延缓早期水化，结合II级FA的活性指数，设置10%~30%五个梯度，以捕捉强度与吸水率的变化趋势^{［11‒12］}．CLDHs依靠离子交换与结构重建发挥吸附作用，但掺量过大将减少有效胶凝材料比例，结合文献［13‒14］及经济性考量，选取2%、4%、6%三个梯度．设计NS掺量为2%、3%和4%，FA掺量为10%、15%、20%、25%和30%，CLDHs掺量为2%、4%和6%，等质量取代水泥，制作边长为70.7 mm的标准立方体PCCP保护层砂浆试件，以28 d抗压强度、吸水率为核心评价指标（表3）；同时制作40 mm×40 mm×160 mm的棱柱体开展氯盐侵蚀试验．通过抗压强度和吸水率表征不同掺合料对砂浆性能的影响，选定最佳掺量，为抗侵蚀试验配合比设计提供依据．由表3可知，NS最佳掺量为3%、FA最佳掺量为20%、CLDHs最佳掺量为2%，并将最佳掺量进行单掺及复掺，PCCP保护层砂浆配合比见表4．

为模拟我国西北地区盐渍土环境中PCCP保护层砂浆所受氯盐作用，采用质量分数为3.5%的NaCl溶液进行干湿循环侵蚀试验．试件经标准养护至规定龄期后置于氯盐环境中，按既定干湿循环制度（以3 d为1个循环周期，干湿比为2∶1，即试件在对应侵蚀溶液中浸泡1 d、自然风干2 d）进行侵蚀．分别测试不同侵蚀龄期下试件的抗折强度、抗压强度、质量变化及自由氯离子浓度，并选取代表性样品进行孔隙结构、XRD和SEM表征．

（1）力学性能与质量变化．根据《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671—2021）测试试件不同侵蚀龄期下的抗折强度、抗压强度．本文分别称量干湿循环0、30、60、90、120、150、180 d的砂浆试件质量，称量时将试件表面擦干．

（2）自由氯离子浓度．氯离子含量测定选用电极法，采用DCCL-816型混凝土氯离子含量快速测定仪，根据《混凝土中氯离子含量检测技术规程》（JGJ/T 322—2013）附录A《混凝土拌合物中水溶性氯离子含量快速测试方法》进行检测．取5 g样品浸泡在100 mL蒸馏水中，浸泡24 h，每5 min摇动1次．测试前将氯离子选择电极和双盐桥参比电极依次放入5×10^-4、5×10^-3、5×10^-2 mol/L NaCl标准溶液中进行溶液标定，标定完成后，将氯离子选择电极和双盐桥参比电极同时放入待测试样溶液中进行氯离子含量检测．

（3）孔隙结构分析．为研究砂浆在侵蚀前后孔结构和孔隙率的变化，采用压汞仪对试样进行孔结构测试．分别对NaCl溶液浸泡前和浸泡180 d的砂浆试件进行取样，取体积约为1 cm³碎块数块，总质量约为2~3 g，将试样在无水乙醇中浸泡24 h终止水化，试验前置于干燥箱恒温60 ℃烘干24 h，随后进行孔结构测试．

（4）XRD分析．分析侵蚀前后距试件表层5 mm深度试样中钙矾石、Ca（OH）₂及其他水化产物的物相变化．

（5）SEM分析．取试件表层3~5 mm块状样品，经无水乙醇终止水化处理后，观察不同配合比试样侵蚀前后裂缝、孔隙及腐蚀产物微观形貌．

1.3 砂浆实验室成型方法

PCCP保护层砂浆属于干硬性砂浆，在实验室条件下难以直接模拟现场辊射工艺．为解决常规成型试件与现场保护层结构状态差异较大的问题，本文采用减水剂成型法制备实验室试件，即在保持基本配合比不变的前提下，通过加入适量聚羧酸减水剂提高砂浆拌合物黏聚性和成型密实性．

为对比实验室成型试件与现场辊射成型试件性能，依据《混凝土输水管试验方法》（GB/T 15345—2017）测试拆模密度、抗压强度和吸水率，并将这三种指标结果与实验室成型结果进行对比（图1）．辊射成型PCCP保护层砂浆拆模密度为2 245.83 kg/m³，7 d、28 d抗压强度分别为46.68 MPa、53.37 MPa，7 d、28 d吸水率分别为7.54%、6.48%．

通过探究发现，减水剂掺量为3%时，砂浆各方面性能最接近辊射成型砂浆．已有研究表明拆模密度大于2 175 kg/m³即可判定该PCCP保护层砂浆合格^［7］，本文中减水剂掺量为3%的砂浆拆模密度平均值为2 249.05 kg/m³，符合上述判定．

2 试验结果与讨论

2.1 PCCP保护层砂浆强度指标变化规律

2.1.1 抗折与抗压强度

图2、图3为氯盐侵蚀下砂浆抗折、抗压强度的变化规律，各组砂浆抗折强度均随侵蚀龄期增加呈现先升后降的趋势．侵蚀前，单掺组N3、F20、L2及复掺组F20-N3-L0、F20-N0-L2等的抗折、抗压强度均优于REF组，其中：单掺2% CLDHs（L2组）、复掺20% FA+3% NS（F20-N3-L0组）抗压强度比REF组分别提高35.67%、37.27%，抗折强度分别提高26.23%、36.07%，表明合理掺入FA、NS、CLDHs可有效提升标准养护状态下PCCP保护层砂浆的力学性能．

REF组力学性能峰值均出现在侵蚀90 d，单掺组力学性能峰值整体延迟至120 d，仅F20-N3-L2、F0-N3-L2复掺组峰值提前至90 d，表明矿物掺合料可有效延缓砂浆力学性能峰值出现时间，提升氯盐侵蚀初期的结构稳定性．各组峰值强度较REF组均显著提升，F20-N0-L2组抗折强度峰值提升15.29%，L2组抗折、抗压强度峰值分别提升28.82%、32.88%，N3组抗压强度峰值提升32.45%．峰值后各组强度随侵蚀龄期延长持续下降，至180 d，矿物掺合料改性组仍表现出优异的力学性能，其中：F20-N0-L2组强度损失最小，抗折强度较REF组提升51.28%，L2组抗压强度较REF组提升56.39%，显著优于其他组别，证实矿物掺合料可有效增强PCCP保护层砂浆在氯盐长期侵蚀下的力学性能稳定性．

干湿循环侵蚀初期，氯盐中的氯离子进入砂浆内部，与水泥水化产物C₃A结合生成弗里德尔盐（F盐）等侵蚀产物，填充砂浆原始孔隙，同时NS、FA的火山灰效应促进二次水化生成C-S-H凝胶，进一步优化内部结构，CLDHs通过层间离子交换吸附氯离子，共同推动砂浆密实度提升、有效承载面积增加，故强度呈上升趋势^［15］．侵蚀龄期超过峰值节点后，持续的氯盐侵入提高了Ca（OH）₂的溶解度，导致C-S-H凝胶部分溶解，砂浆内部结构逐渐疏松，同时结晶压力与膨胀作用引发微裂隙发育，最终导致强度快速下降^{［16‒20］}．

2.1.2 质量损失率

图4为氯盐侵蚀下砂浆质量损失率变化规律，砂浆质量损失率均随侵蚀龄期的增加先增大后减小．REF组质量损失率在90 d达到峰值，单掺组中N3、F20、L2组峰值均延迟至120 d；复掺组中仅F20-N3-L2组峰值出现在90 d，其余组峰值均出现在120 d．从峰值数据来看，单掺组中，REF组质量损失率峰值为-1.33%，L2组峰值为-0.96%，显著低于REF组，表明CLDHs对质量过度损失的抑制作用．复掺组中，F20-N0-L2组峰值最低，为-0.84%；F20-N3-L2组峰值最高，为-1.18%；即单掺CLDHs或复掺FA与CLDHs的砂浆体系，其质量损失率变化更平缓、峰值更低、后期衰减更慢，展现出更优的质量稳定性．这主要得益于CLDHs对氯离子的吸附能力与FA对孔隙结构的优化作用，二者协同抑制氯盐对砂浆结构的破坏，其中F20-N0-L2组的质量稳定性最优．

2.2 自由氯离子浓度

图5为不同配合比砂浆在氯盐侵蚀下0~5 mm深度处自由氯离子浓度随侵蚀时间的变化规律．同一深度处，自由氯离子浓度随侵蚀龄期的增加而增大，是由于随侵蚀龄期的增加，氯离子不断向砂浆内部扩散，膨胀性的腐蚀产物逐渐积累造成孔隙^［20］，使离子更易进入砂浆．

由图5、图6可知，与REF组相比，掺加FA、NS、CLDHs的单掺组与复掺组，各侵蚀龄期不同深度处的自由氯离子浓度均显著降低，表明上述矿物掺合料单掺与复掺均可有效削弱氯离子侵入能力．侵蚀至180 d，0~5 mm深度处，单掺组中，L2组较REF组降低31.1%，N3组降低27.7%，F20组降低20.4%；复掺组中，F20-N0-L2组降幅最大（41.1%），F20-N3-L0组降低36.3%，F0-N3-L2组降低18.9%，F20-N3-L2组降低8.9%．5~10 mm深度处，各组降低趋势与0~5 mm一致，仍以F20-N0-L2组效果最优．

根据各组砂浆0~5 mm和5~10 mm深度处自由氯离子浓度降幅可知，F20-N3-L0组和F20-N0-L2组自由氯离子浓度均低于其对应的单掺组，表明复掺效果显著，FA和NS、FA和CLDHs二者复掺能够充分发挥各自优势，进一步提升PCCP保护层砂浆的抗侵蚀能力．同时L2组与F20-N0-L2组的氯离子浓度相较REF组明显降低，有效阻止氯离子进入，表明适量的矿物掺合料对水泥砂浆抗氯盐侵蚀性能有良好的改善作用^［20］．

2.3 微观试验

2.3.1 孔隙率分析

图7为四组砂浆在氯盐侵蚀前后的总孔隙率与四种孔隙的孔径分布．侵蚀180 d后，各组砂浆总孔隙率均不同程度下降，其中：F20-N0-L2组降幅最大，REF、F20、L2和F20-N0-L2组总孔隙率分别下降10.21%、13.86%、8.69%和24.07%．值得注意的是，F20组侵蚀后总孔隙率降幅（13.86%）高于L2组（8.69%），相同深度处PCCP保护层砂浆中氯离子浓度降低效果却为L2组更优，该现象的核心机理在于氯离子传输受物理扩散与化学固化双重调控，孔隙率仅决定物理阻隔能力．FA仅通过火山灰效应优化孔结构实现物理阻隔，无直接氯离子固化作用；CLDHs兼具微集料填充与离子交换吸附固化作用，对关键毛细孔细化效果更优，双重作用使其氯离子阻滞效果更突出．同时可以发现多害孔的占比均有所降低，无害孔的占比均有所增加，是因为氯离子侵蚀砂浆生成侵蚀产物F盐，填充部分孔隙，促使孔隙大小发生转变，从而多害孔减少、无害孔增加，有效改善孔隙结构，降低孔隙率^［20］．

孔隙率变化规律表明，氯盐侵蚀初期生成的F盐虽能填充部分孔隙，但仅能短期提升结构致密性．而掺合料通过火山灰效应生成C-S-H凝胶、物理填充及离子吸附，实现孔隙结构的长期优化，减少多害孔与有害孔占比，缩小氯离子扩散通道，这是其抗氯盐侵蚀性能优异的核心微观原因^{［21‒23］}．

2.3.2 成分分析

图8为不同组砂浆在氯盐侵蚀前、氯盐侵蚀90 d、氯盐侵蚀180 d时的XRD图谱．侵蚀前，所有组别均出现明显的衍射峰．侵蚀90 d时，REF组及部分单掺组在11°附近出现明显的F盐衍射峰，而L2、F20-N3-L0及F20-N0-L2组的F盐衍射峰极弱．这是因为氯离子侵入后，与砂浆中水泥水化产物C₃A反应生成F盐，而FA与NS的火山灰效应消耗了部分Ca（OH）₂，促进C-S-H凝胶生成，提高内部结构密实度，CLDHs则通过层间离子交换直接吸附氯离子，抑制F盐的生成^［24］．

侵蚀180 d时，REF组F盐衍射峰强度显著增强，Ca（OH）₂衍射峰强度进一步减弱，表明大量氯离子持续侵入并引发剧烈侵蚀反应．单掺组中，L2组F盐衍射峰强度仍保持较弱水平，N3、F20组F盐衍射峰强度介于REF组与L2组之间；复掺组中，F20-N0-L2组F盐衍射峰强度最弱，几乎与侵蚀90 d时持平，而F20-N3-L2组F盐衍射峰强度高于其他复掺组．这一结果与宏观性能一致（F20-N0-L2组和L2组抗氯盐侵蚀效果最优）．

2.4 形貌分析

图9为氯盐侵蚀180 d后各组砂浆试样的SEM微观形貌，可见砂浆内部生成朵状侵蚀产物F盐．其中：REF组内部F盐分布最为密集，F20-N3-L2组侵蚀程度次之，其余各组均有不同程度的F盐生成．N3组与F20组虽较REF组更为致密，但存在少量F盐与微孔隙．F20-N3-L2组因NS与CLDHs发生团聚，出现局部孔隙集中与F盐堆积现象，微观结构劣化程度高于单掺组．而F20-N0-L2组的水泥基体较为密实，可观察到未完全水化的FA颗粒与完成结构重建的CLDHs，且未发现明显侵蚀产物，表明F20-N0-L2组可通过提升砂浆密实度与吸附氯离子作用，有效增强砂浆抗氯盐侵蚀性能．F20-N3-L2组劣化程度高于对应单掺组，是由于NS与CLDHs均为纳米级材料，复掺时总掺量较大，易发生团聚，不利于水化反应充分进行，最终导致砂浆抗侵蚀性能有所降低．

2.5 宏-微观指标关系分析

图10为氯盐侵蚀后砂浆总孔隙率与抗折强度、抗压强度的回归分析．抗折强度和相对抗折强度、抗压强度和相对抗压强度与总孔隙率均呈较好的指数关系，总孔隙率与强度之间整体呈负相关．相对抗折强度下降速率小于相对抗压强度，表明在氯盐侵蚀下砂浆抗压强度更敏感，这是由于氯盐侵蚀后期砂浆孔隙溶液中pH减小，C-S-H凝胶部分溶解，水泥基体结构疏松，导致砂浆抗压强度下降更显著^{［25‒26］}．

3 结 论

本文主要通过宏观性能试验与微观手段相结合的方式，分析不同掺合料PCCP保护层砂浆在氯盐侵蚀下的耐腐蚀性能，对试件在3.5% NaCl溶液中浸泡180 d后的物理性能、力学性能、离子浓度及微观结构进行分析，主要结论如下．

（1）依据《混凝土输水管试验方法》（GB/T 15345—2017）测试拆模密度、抗压强度、吸水率并开展综合分析，当减水剂掺量为3%时，实验室成型砂浆各方面性能与现场辊射成型砂浆最接近，各项指标相差均小于2%．

（2）单掺2% CLDHs（L2组）的水泥砂浆抗氯盐侵蚀性能优异，20% FA与2% CLDHs复掺的F20-N0-L2组抗氯盐侵蚀综合性能最优．氯盐侵蚀180 d后，L2、F20-N0-L2组总孔隙率分别降低8.69%、24.07%，0~5 mm深度处氯离子浓度分别降低31.1%、41.1%，相对抗压强度分别提升18.07%、21.67%．矿物掺合料可通过优化孔隙结构、提升基体密实度抑制氯离子侵入；NS与FA复掺可协同发挥分阶段水化活性以促进二次水化，FA与CLDHs复掺可协同发挥火山灰效应与氯离子吸附作用，共同减弱有害离子侵蚀．

（3）氯离子侵蚀砂浆过程中，NS早期高活性、FA后期长效火山灰效应与CLDHs的氯离子固化作用，实现水化进程调控，构建物理化学过程的双重防护体系，抗氯盐侵蚀综合性能最优．宏-微观指标高度耦合，充分印证复掺体系从结构优化与离子固化双维度强化抗侵蚀性能的作用机制．

参考文献

[1] 张宏宇 ．预应力钢筒混凝土管结构性能及耐久性理论研究［D］．武汉：武汉大学，2014.

[2] Zhang H Y ．Research on structural performance and durability theory of prestressed concrete cylinder pipe［D］．Wuhan：Wuhan University，2014．（in Chinese）

[3] 马亮怡 ．纳米二氧化硅和粉煤灰改性再生混凝土力学性能研究［D］．广州：广东工业大学，2021.

[4] Ma L Y ．Study on mechanical properties of recycled concrete modified by nano silica and fly ash［D］．Guangzhou：Guangdong University of Technology，2021．（in Chinese）

[5] Hassi S， Javanmardi A， Menu B，et al ．Assessing the influence of superabsorbent polymers on corrosion resistance of reinforced ultra-high performance concrete exposed to chloride and compound saltwater via electrochemical impedance spectroscopy［J］．Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2024，702：135136.

[6] 张秀芝，刘明乐，杜笑寒，等 ．纳米SiO₂与粉煤灰协同改性水泥基材料性能研究［J］．材料导报，2017，31（12）：50-55+62.

[7] Zhang X Z， Liu M L， Du X H，et al ．Synergistic effect of nano silica and fly ash on the cement-based materials［J］．Materials Reports，2017，31（12）：50-55+62．（in Chinese）

[8] 吕周岭，罗英，马保国，等 ．纳米二氧化硅对水泥-粉煤灰体系氯离子固化能力的影响［J］．硅酸盐通报，2019，38（7）：1997-2003.

[9] Lyu Z L， Luo Y， Ma B G，et al ．Effect of nano-silica on the chloride immobilization capacity of cement-fly ash system［J］．Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2019，38（7）：1997-2003．（in Chinese）

[10] 杨博凯，刘小艳，胡钰泉，等 ．涂层厚度对PCCP砂浆抗硫酸盐-氯盐侵蚀性能的影响研究［J］．混凝土与水泥制品，2020（3）：34-38.

[11] Yang B K， Liu X Y， Hu Y Q，et al ．Effect of coating thickness on the sulfate-chloride coupling corrosion resistance of PCCP mortar［J］．China Concrete and Cement Products，2020（3）：34-38．（in Chinese）

[12] 李孔龙 ．再生混凝土抗压强度尺寸效应细观数值模拟与研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2021.

[13] Li K L ．Meso-numerical simulation and study on size effect of compressive strength of recycled concrete［D］．Harbin：Harbin Institute of Technology，2021．（in Chinese）

[14] Berrami K， Ech-Chebab A， Galai M，et al ．Evaluation of fly ash effect on the durability of prestressed concrete cylindrical pipe in aggressive soil by electrochemical method［J］．Chemical Data Collections，2021，32：100656.

[15] 沈之基，郑小明 ．美国PCCP管的失效及对中国给水管道应用的警示［J］．水利规划与设计，2015（3）：1-3+17.

[16] Shen Z J， Zheng X M ．Failure of PCCP pipes in the United States and its implications for water supply pipeline applications in China［J］．Water Resources Planning and Design，2015（3）：1-3+17．（in Chinese）

[17] Hou P K， Qian J S， Cheng X，et al ．Effects of the pozzolanic reactivity of nanoSiO₂ on cement-based materials［J］．Cement and Concrete Composites，2015，55：250-258.

[18] 王浩，杨亚彬，王坤，等 ．PCCP保护层砂浆性能影响因素的试验研究［J］．华北水利水电大学学报（自然科学版），2022，43（5）：24-30.

[19] Wang H， Yang Y B， Wang K，et al ．Experimental study on the influencing factors of the properties of PCCP protective-layer mortar［J］．Journal of North China University of Water Resources and Electric Power（Natural Science Edition），2022，43（5）：24-30．（in Chinese）

[20] Dai J， Gong C C， Wang Y F，et al ．Effect of nano-silica on structure and properties of high sulfate resistant Portland cement mixed with mineral powder or fly ash［J］．Journal of Building Engineering，2023，66：105843.

[21] 孙远 ．不同形貌水滑石及其焙烧产物的离子吸附性能研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.

[22] Sun Y ．Research on ion adsorption properties of hydrotalcite with different morphologies and its calcined products［D］．Harbin：Harbin Institute of Technology，2019．（in Chinese）

[23] Loser R， Lothenbach B， Leemann A，et al ．Chloride resistance of concrete and its binding capacity：Comparison between experimental results and thermodynamic modeling［J］．Cement and Concrete Composites，2010，32（1）：34-42.

[24] Wei T Z， Zhao H， Ma C ．A comparison of water curing and standard curing on one-part alkali-activated fly ash sinking beads and slag：Properties，microstructure and mechanisms［J］．Construction and Building Materials，2021，273：121715.

[25] 李玉滔 ．化学腐蚀环境下混凝土损伤机理及力学性能研究［D］．南宁：广西大学，2020.

[26] Li Y T ．Study on damage mechanism and mechanical properties of concrete under chemical etching environment［D］．Nanning：Guangxi University，2020．（in Chinese）

[27] 李振东，孟丹，王智鹏，等 ．纳米二氧化硅改性混凝土宏观性能及微观调控机理分析［J］．硅酸盐通报，2020，39（7）：2145-2153.

[28] Li Z D， Meng D， Wang Z P，et al ．Analysis on macroscopic property and microscopic control mechanism of nano-SiO₂ modified concrete［J］．Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2020，39（7）：2145-2153．（in Chinese）

[29] 李阳，陈杰，王飞，等 ．纳米二氧化硅对水泥砂浆性能的影响［J］．混凝土，2017（8）：116-119.

[30] Li Y， Chen J， Wang F，et al ．Effect of silica nano-powder on properties of high performance mortar［J］．Concrete，2017（8）：116-119．（in Chinese）

[31] Khater H M， El-Sabbagh B A， Fanny M，et al ．Effect of nano-clay on alkali activated water-cooled slag geopolymer［J］．British Journal of Applied Science and Technology，2013，3（4）：764-776.

[32] Weibull W ．A statistical distribution function of wide applicability［J］．Journal of Applied Mechanics，1951，18（3）：293-297.

[33] 骆静静 ．硫酸盐、氯盐和弯曲荷载作用下混凝土损伤研究［D］．扬州：扬州大学，2012.

[34] Luo J J ．Research on the damage of concrete under sulfate，chloride and flexural loading［D］．Yangzhou：Yangzhou University，2012．（in Chinese）

[35] 李国满，李浩然，邱国斌，等 ．混凝土氯盐-硫酸盐耦合侵蚀机理、模型及数值模拟研究进展［J］．硅酸盐通报，2024，43（11）：3935-3946+3967.

[36] Li G M， Li H R， Qiu G B，et al ．Research progress on chloride-sulfate coupling erosion mechanism，model and numerical simulation of concrete［J］．Bulletin of the Chinese Ceramic Society，2024，43（11）：3935-3946+3967．（in Chinese）

[37] Zhao G W， Li J P， Shi M，et al ．Degradation of cast-in-situ concrete subjected to sulphate-chloride combined attack［J］．Construction and Building Materials，2020，241：117995.

[38] 陈子瑜，王起才，代金鹏，等 ．硫酸盐侵蚀对早龄期混凝土力学性能和孔隙结构研究［J］．混凝土，2024（11）：74-78.

[39] Chen Z Y， Wang Q C， Dai J P，et al ．Study on mechanical properties and pore structure of concrete under early age sulfate attack［J］．Concrete，2024（11）：74-78．（in Chinese）

[40] Liu L， Wang X C， Zhou J，et al ．Investigation of pore structure and mechanical property of cement paste subjected to the coupled action of freezing/thawing and calcium leaching［J］．Cement and Concrete Research，2018，109：133-146.

[41] 苏捷，方志 ．水泥砂浆立方体抗压强度尺寸效应的试验研究［J］．中国工程科学，2014，16（2）：88-92.

[42] Su J， Fang Z ．Experimental study on dimensional effect of mortar cubic compressive strength［J］．Strategic Study of CAE，2014，16（2）：88-92．（in Chinese）

基金资助

中华人民共和国水利部2022年重大科技项目“新疆高盐渍复杂侵蚀环境预应力钢筒混凝土管耐久性研究”(SKS-2022111)

红山科创英才-青年拔尖人才“复杂环境大口径长距离PCCP输水管道运行安全保障关键技术研究”(B241013003)

国家自然科学基金“硫酸盐侵蚀与溶蚀耦合作用下混凝土性能损伤规律研究”(52368040)