混凝土氯盐的来源及腐蚀防治的根本性可行性措施

来源 :大观周刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aww2345
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:通过阅读大量的关于氯盐方面的论文,对氯盐的的机理、来源、以及可行性的防治措施加以总结、并做了较为详细的分析。
  关键词:氯盐 混凝土 腐蚀 防治
  中图分类号:TQ 文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2012)O8-0102-02
  1、引言
  美国有资料报道,每年由于氯盐腐蚀所造成的经济损失,可占到GDP的4%(约4000亿美元)。仅就桥梁而言,美国57.5万座钢筋混凝土桥,一半以上出现腐蚀破坏,40%承载力不足、必须进行修复与加固处理。基础设施由于腐蚀破坏所需花费的修复费,就需要2500亿美元,其中桥梁修复费为1550亿美元(是这些桥初建费用的4倍!)。北欧、英国、加拿大、澳大利亚、印度、日本、韩国、中东等许多国家和地区,都有以基础设施为主的“盐害”问题。因此,氯盐正是在世界范围内造成结构物破坏和带来巨大经济损失的“罪魁祸首”。为了大大降低巨额的维护和维修、加固费用,保证建筑物的使用寿命,必须要尽一切可行的办法防止氯盐腐蚀。
  2、氯盐腐蚀作用机理
  环境中的氯离子通过扩散、毛细孔和渗透进入混凝土内部,部分氯离子被水泥中的C3A和水化产物CSH凝胶吸附和吸收,其他的游离的氯离子到达钢筋表面,浓度达到一定程度,钢筋表面对钢筋具有极强保护能力的只有在高碱性环境中才能稳定存在的钝化膜破坏(当p H值≤11.5时,钝化膜就会处于不稳定状态,当pH值≤9.88时,该钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破坏。Cl-进入混凝土中并到达钢筋表面,当它吸附于局部钝化膜处时,可使该处的pH值迅速降低到4以下,于是该处的钝化膜就被破坏了),发生电化学反应。
  氯离子在反应的过程中起到了催化进的加速作用,“老鼠打洞式“促进着钢筋的锈蚀。有关研究和事实表明,混凝土结构的钢筋锈蚀之后,其体积将膨胀2-4倍,外层混凝土最先达到极限拉应变而破坏,保护层破裂,由于氧和水分的供应变得更加容易,从而加速钢筋的锈蚀,使裂缝进一步扩大,甚至保护层剥落
  3、氯离子的来源
  3.1 海洋环境
  沿海地区的环境,如海砂、海水、海雾等均含有一定的氯盐,海水中通常含有3%的盐,这些氯盐将通过不同的途径“混入”或“渗入”混凝土结构,对建筑物产生极大的危害。我国海工工程中,由于氯盐引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的,国外的经验教训也表明,海水、海风、海雾中的氯盐对混凝土构件的腐蚀异常严重,特别式对近海建筑物和桥梁的损害。
  3.2道路化冰(雪)盐
  为保证交通畅行,冬季向道路、桥梁、城市立交桥等撒盐或盐水,以化雪和防冰。早期大量使用的是氯化钠,后来也使用了氯化钙、氯化镁等。氯盐渗透到混凝土中,引起钢筋锈蚀破坏,不得不对其进行加固修复,浪费了大量的财力。这是人为造成的氯盐环境的腐蚀破坏。
  3.3盐湖、盐碱地
  我国有一定数量的盐湖和大面积的盐碱地,大体可分为沿海和内陆两种类型。沿海地区的盐碱地大都以含氯盐为主,内陆盐碱地有的以含氯盐为主(如青海),有的以含硫酸盐为主,多数情况是含混合盐。这些地区钢筋混凝土结构可能受到很强的腐蚀。
  3.4工业环境
  工业环境十分复杂,就腐蚀介质而言,有酸、碱、盐等,并有液、汽、固态等不同形式。其中以氯盐、氯气、氯化氢等为主的腐蚀环境不在少数,处在此类环境中的钢筋混凝土建筑物,其腐蚀破坏往往迅速而严重。
  3.5混凝土的组成材料
  最近几年,在沿海地区由于建筑用砂量的激增,在利益的驱动下,偷用、滥用海沙的现象时有存在,我国沿海已经出现了成批的海砂屋。还有正在使用的含氯盐的外加剂(抗冻剂和早强剂),也是混凝土中氯盐的重要来源。
  4.可行性措施
  4.1提高混凝土的密实度
  氯离子通过混凝土的毛细孔扩散、渗透吸附进入内部,使钢筋锈胀破坏,同时联通的空隙还是氧气、水进入形成电化学反应的通道,提高混凝土的密实度,最大限度的降低孔隙率,可大大的增强混凝土抗氯离子扩散、渗透的能力。
  4.1.1采用低水灰比。
  水灰比低,混凝土在形成强度的过程中,因为水的蒸发散失而引起的空隙就会减少,使混凝土更加密实,在保证混凝土应有的和易性的前提下,尽可能地降低水灰比。《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》规定水灰比W/C≤0.35,我国在现行的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:三类环境水灰比不得大于0.5。
  4.1.2 加高效减水剂。
  明显降低混凝土的水灰比,掺入混凝土能改善水泥颗粒的分散程度,从而可以提高其水化程度、增进其微结构的密实性,显著改善改善孔结构。
  4.1.3使用优质矿物掺合料。
  国内外大量的试验表明:在混凝土掺加超细微硅粉、矿渣、粉煤灰、沸石粉等,可以降低混凝土导电量(降低CL-的扩散系数),使氯离子在混凝土中的渗透速度降低,从而延迟腐蚀的开始和降低腐蚀开始后的速率。
  掺加活性材料的混凝土氯离子扩散系数会降低,大量的试验也表明,掺加矿渣和粉煤灰活性材料的混凝土在硬化初期氯离开扩散系数与普通混凝土差别不大,但是后期前者氯离子扩散系数会降低。硅粉掺入混凝土中,可以获得高强度混凝土,硅粉在混凝土中起到填充和火山灰材料作用,大大降低了水泥水化浆体中的孔隙尺寸,改善了孔隙的分布,于是使混凝土强度提高和渗透性降低.
  4.1.4混凝土浇筑时振捣的控制
  混凝土工程的振捣情况直接关系到混凝土的密实度,振捣是浇筑混凝土的关键工序。根据混凝土的标号,选取合理的振捣时间、振捣工具、振捣方式和顺序。
  4.1.5采用蒸汽养护并适当延长养护时间
  养护时温度高、湿度大,水泥水化作用充分,会提高密实度,随着水化的进行,水化产物会逐渐填充孔隙,密实度加大。   4.2最大限度降低裂缝宽度
  混凝土裂缝是腐蚀介质通过混凝土保护层,进入到钢筋表面的通道,而它的深度与宽度通常呈正比,因此要防止腐蚀介质直接进入到钢筋表面,必须对混凝土保护层裂缝的宽度加以限制,当保护层混凝土有0.1~0.3 m m以上的裂缝时,Cl-将通过裂缝渗透扩散,可能很快达到钢筋表面而腐蚀钢筋。因此,在结构设计时应限制钢筋抗拉应力,规范配筋方法,制定裂缝允许宽度值,从设计、规范要求上控制结构裂缝。
  4.3优化混凝土的保护
  4.3.1 合理增加混凝土的保护厚度
  结构的保护层厚度越大,氯离子扩散到钢筋表面的时间越长,适当增加保护层的厚度对延长结构寿命有重大意义。但这不意味着保护层厚度越大,越好。保护成厚度过大,会使得混凝土的变得更容易开裂。只有合理地依据构件所处的环境类别和受到的环境作用等级确定保护层厚度,才能有效的对钢筋施以保护,增强结构的耐久性。
  试验表明,暴露于有氯盐存在的环境中,混凝土表面12mm深度内的氯离子含量远远高于25~50mm深度范围。
  因此,在氯盐环境中的钢筋混凝土结构,考虑到施工的偏差,设计时混凝土保护层的厚度建议比表3规定适当提高,最好不小于50mm
  4.3.2在混凝土表面施加涂层。
  近海地区受氯盐严重作用的结构部位应考虑在钢筋混凝土结构表面敷设防水层、涂刷或喷涂防腐层。传统材料的涂层包括薄涂层、复合涂层或厚涂层,这些涂层的共同点均是涂膜型的。但涂膜若发生脱落,混凝土就又裸露于氯盐环境,侵蚀破坏仍将进行。根据我国东北一些沿海电厂的工程实例发现,涂膜类的涂层在运行四五年后均出现表层脱落。所以为了防止因涂层的脱落,应该在每隔一年对再次涂磨。
  地下、水下部分混凝土结构可采用以沥青、环氧沥青、环氧煤加焦油为基的符合型或厚涂层,地上可采用以环氧树脂、聚氨脂为基的复合型或厚涂层。上部结构比较流行的涂层一般是水泥基聚合物砂浆,其寿命可与混凝土相当,防护效果取决于水泥基聚合物砂浆的密实度和覆盖厚度,一般不小于5mm
  4.4掺入阻锈剂
  钢筋阻锈剂主要是通过化学、电化学作用来改善和提高钢筋的防腐蚀能力,它的掺入可以保护或延缓钢筋的锈蚀。主要不是阻止环境中氯离子进入混凝土中,实质是抑制、阻止、延缓钢筋腐蚀的电化学过程。由于混凝土的密实是相对的,当氯离子不可避免的进入混凝土内之后,有钢筋阻锈剂的存在,使有害离子丧失或减缓了对钢筋的侵害能力。
  有事例表明,在海洋环境的飞溅区或内陆使用化冰盐的合,结构物可在10~15年内发生钢筋锈蚀破坏。这时,渗入混凝土Cl-量超过1kg/m3,混凝土开始出现顺筋裂缝并开始进行修复工程。要达到50年使用寿命,累计修复费用可能大大超过始建费用。研究与试验表明,该环境下经50年,渗入混凝土中Cl-量可达7kg/m3~9kg/m3。如果事先加入了大于10kg/m3的钢筋阻锈剂,即使是混凝土中的Cl-量达到7kg/m3~9kg/m3时(50年),也可保证不发生腐蚀破坏,这就实现了50年或更长的寿命要求。
  4.5环氧涂层
  环氧涂层钢筋是在严格控制的工厂流水线上,用静电喷涂工艺喷涂于表面处理过和预热的钢筋上,形成具有一层坚韧、不渗透、连续的绝缘层的钢筋,涂层厚度一般在0.15~0.30mm。在正常使用情况下,即使氯离子、氧等大量渗入混凝土,涂层能有效地延缓钢筋锈蚀的开始,使钢筋免遭腐蚀。
  美国试验与材料学会,共同组成调查组对过去采用环氧涂层钢筋的已建工程进行调查后确认,采用环氧涂层钢筋可延长结构使用寿命20年左右。
  但是环氧涂层钢筋对生产质量和施工的要求都很高,在每个操作环节中都要最大限度的避免膜层的损伤,如果浇筑完成后膜层损伤率大于钢筋面积的5%,则等同于未涂钢筋的耐腐蚀能力。另外,试验表明,一旦涂层破坏钢筋锈蚀后,其锈蚀速率可能加快,出现坑蚀。所以在使用环氧钢筋的时候,一定要注意在运输、绑扎过程中,防止其破坏面积过大,在绑扎完毕后应对其进行二次检查。
  参考文献:
  [1]梁龙,王泽明,马长.抗氯盐及盐冻混凝土在防腐蚀工程中的应用[J].2007年03期
  [2]陈震.近海混凝土结构氯盐危害机理及其耐久性控制的探讨[J].2007年14期
  [3]洪乃丰.混凝土中氯盐与钢筋腐蚀的几个相关问题[J].2003年11期
  [4]王江华,李松涛,栗克强.混凝土耐久性的影响因素及对策[J].2008年15期
  [5]王素梅.混凝土耐久性的分析[J].2008年13期
  [6]崔奇文.硅粉对高性能混凝土性能的影响[J].2008年13期
  [7]申绘芳.混凝土结构中氯离子侵蚀与钢筋锈蚀[J].2008年24期
  [8]王晓冬,李东寅,李国瑞.混凝土结构的氯盐侵蚀与钢筋锈蚀[J].2007年02 期
  [9]商怀帅,吴大勇,刘亚波,顾勇.混凝土的耐久性设计[J].2007年04期
  [10]刘儒平,萧以德,蒋荃.混凝土保护涂层抗氯离子渗透性研究[J].2006年02期
  [11]张洋,齐虹.钢筋在氯盐环境中的电化学行为及防腐技术[J].2003年03 期
  [12]隋家鹏.对掺氯盐混凝土中钢筋锈蚀的探讨[J].2007年09期
  [13]陈浩宇,张树仁,余红发.掺合料对在试验室环境下混凝土中氯离子扩散的影响[J].2008年07 期
  [14]范红岩.浅析氯盐融雪剂对钢筋混凝土的腐蚀危害[J].2006年02期
  [15]王世海.浅谈提高混凝土耐久性的几种方法[J].2008年16期
  [16]于长江,杨英杰.氯盐及亚硝酸盐对混凝土钢筋锈蚀的影响[J].2004年05期
  [17]洪乃丰.氯盐环境中混凝土耐久性与全寿命经济分析[J].2005年08期
  [18]王青,徐港.氯盐环境下混凝土结构的防护设计措施[J].2007年07期
  [19]洪乃丰.氯盐腐蚀与钢筋阻锈剂[J].2004年01期
  [20]杨高中,王奇文.氯盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性的思考[J].2007年12期
  [21]杨建森.氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀机理与防腐技术[J].2001年07期
  [22]邓宏卫,兰云飞.氯盐对钢筋与混凝土间粘结性能的影响[J].2007年02期
  [23]毕建新,李莉,宫少峰,吉孟银.氯盐对钢筋砼腐蚀的影响及保护[J].1996年02期
  [24]闫军涛.沿海混凝土桥梁的防腐蚀设计方案[J].2008年07期
  [25]候兆辉.提高混凝土耐久性的技术途径[J].2007年18期
  [26]孙利凯,李建波.如何提高混凝土的耐久性[J].2008年16期
其他文献
目的总结分析门静脉海绵样变性(CTPV)的临床特点,探讨其诊断及治疗方法。方法回顾性分析16例CTPV患者的病例资料。结果有3例病例行手术治疗,术后未出现肝性脑病症状;其他病例均
市政道路工程质量问题,会直接影响到路面结构的耐久性、行车舒适性及安全性。文章分析市政道路质量问题的产生原因,探讨其控制对策。
气候变化是人类共同面对的挑战。全世界大部分国家签署了巴黎协议,同意把控制气温上升在2摄氏度以内作为共同的目标。联合国气候变化框架公约预测应对气候变化仍存在巨大的资
疲劳损伤是指材料在循环载荷下产生的破坏现象。无论在电子封装等微观领域,还是在汽车、飞机、航天航空设备等宏观领域,其元器件、零部件基本都在循环载荷下工作,所以疲劳断
发展低碳是人类应对环境日趋恶化的必然反应,当前中国节能减排的四大重点行业是:高耗能行业、建筑业、家电业和可再生能源产业。"低碳"的实施措施主要集中在:提升高能耗工业的能效
目的探讨脑立体定向治疗难治性精神病的效果。方法对40例难治性精神病患者,采用CT定位立体定向双侧内囊前肢、杏仁核、扣带回多核团联合毁损治疗。结果40例患者中,显著改善29例