混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕及防治孟李燕;李吉坤;張世兵【摘要】從保證工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)使用的耐久性出發(fā)，介紹了混凝土與結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理,以某煤砰石發(fā)電廠為例，對其進(jìn)行了檢測并分析，提出了混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的防治措施,以期有效防止或減輕各類腐蝕介質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用.【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2010(036)009【總頁數(shù)】2頁(P151-152)【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu);腐蝕機(jī)理;防治措施【作者】孟李燕;李吉坤;張世兵【作者單位】十堰市建筑設(shè)計研究院，湖北十堰,442000;十堰市建筑設(shè)計研究院，湖北十堰,442000;南京凱盛水泥技術(shù)工程有限公司，江蘇南京,210036【正文語種】中文【中圖分類】TU375隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對環(huán)境資源的重視，對建筑質(zhì)量有更高的要求，也越來越重視建筑工程中的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、可靠性的至關(guān)重要的因素，而關(guān)系民生的諸如大批的中小水廠和加壓工程中的儲水構(gòu)筑物(如清水池);各類建筑物的地基基礎(chǔ)。它們常用的結(jié)構(gòu)形式一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而且都跟地基土或地下水直接接觸。由于某些地基土及地下水對鋼筋混凝土具有腐蝕作用，為了保證這些建筑結(jié)構(gòu)使用的耐久性，我們必須采用合適的防腐措施。1混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理1） 素混凝土結(jié)構(gòu)。素混凝土的基本組成材料是水泥、砂、石和水。影響素混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素為堿一集料的反應(yīng)（混凝土中堿含量超標(biāo),暴露在水或潮濕環(huán)境使用時，其中的堿與堿活性集料間發(fā)生反應(yīng),引起膨脹）。2） 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。從化學(xué)成分來看,鋼筋的銹蝕物一般為Fe（OH）3,Fe（OH）2,Fe3O4等，其體積比原金屬體積增大2倍~4倍。由于鐵銹膨脹,對混凝土保護(hù)層產(chǎn)生巨大的輻射壓力，其數(shù)值可達(dá)30MPa（大于混凝土的抗拉極限強(qiáng)度），使混凝土保護(hù)層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫（俗稱順筋裂縫）。這些裂縫進(jìn)一步成為腐蝕性介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比裸露情況快，等到混凝土表面的裂縫開展到一定程度，混凝土保護(hù)層則開始剝落,最終使構(gòu)件喪失承載能力。在通常情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水解時產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液，其堿度很高,pH值在12以上。鋼筋在高堿度的環(huán)境中，表面沉積一層致密的氫氧化鐵薄膜，而轉(zhuǎn)入鈍化狀態(tài)，即使有空氣和水分進(jìn)入，也不可能導(dǎo)致鋼筋的腐蝕。當(dāng)混凝土受到盼卜部因素作用而使混凝土的液相堿度降低時，鋼筋由鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)，此時若有空氣和水分進(jìn)入，鋼筋便開始生銹。造成混凝土液相堿度降低的原因，一般來說是由于酸性氣體生成的碳酸鈣為微溶的化合物，其飽和溶液pH=9,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋保持鈍化狀態(tài)所要求大于11.5的數(shù)值。其他酸性氣體如SO2,H2S,HCl也可以與混凝土中氫氧化鈣作用（稱為混凝土的中性作用）。與混凝土中氫氧化鈣作用的結(jié)果。其反應(yīng)式如下：2工程實例分析某煤砰石發(fā)電廠，主廠房地下水各種離子濃度如圖1所示，取6個測點,各測點的結(jié)果如圖1所示，其中Ca2+,Mg2+,Cl-,SO2-4的濃度單位為mg/L,HCO-3的濃度單位為mmol/L,pH值為無量綱量。西南交通大學(xué)韓同春等認(rèn)為:目前傾向于“Ca2+>1mg/L,pH<11.63時便發(fā)生酸性侵蝕”，由圖1可知本工程滿足該條會發(fā)生酸性侵蝕。—般將SO2-4的侵蝕濃度下限定為250mg/L,pH定為10.24。因此本工程SO2-4不會侵蝕混凝土。由圖2及根據(jù)現(xiàn)行GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范中腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn):主廠房地段的三個地下水樣的侵蝕性CO2含量以49.4mg/L~62.8mg/L為主;煙囪地段地下水樣的侵蝕性CO2含量（測點5）為15.7mg/L;西側(cè)小河河水樣的侵蝕性CO2含量（測點6）為24.7mg/L。游離CO2的含量均大于侵蝕性CO2含量。CO2和HCO-3與Ca2+或Ca（OH）2長期作用易生成碳酸鈣沉淀，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、裂隙擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)疏松。從混凝土的表面和縫隙中析出Ca（OH）2,隨著析出量的增大并與空氣中的CO2不斷反應(yīng)，脫水后大多形成潔白美麗的石花狀或鐘乳狀CaCO3結(jié)晶［2,3］。綜合評定主廠區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性。3混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的防治措施1） 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土保護(hù)層厚度直接影響構(gòu)件的耐久性。當(dāng)構(gòu)件混凝土保護(hù)層厚度加大到一定值時,鋼筋腐蝕程度極輕微甚至不被腐蝕，混凝土保護(hù)層亦不出現(xiàn)裂縫。2） 國內(nèi)外大量暴露試驗結(jié)果表明,主要構(gòu)件裂縫寬度宜限制在不大于0.2mm。適當(dāng)限制主要承重構(gòu)件裂縫寬度為0.1mm~0.2mm,將有利于提高構(gòu)件本身在腐蝕介質(zhì)環(huán)境中的耐久性。3） 構(gòu)件的密實度與混凝土強(qiáng)度等級、水灰比有關(guān)。提高混凝土標(biāo)號與適當(dāng)降低水灰比，可提高構(gòu)件的抗?jié)B能力，減緩構(gòu)件的腐蝕速度。4） 采用混凝土密封劑進(jìn)行鋼筋混凝土的防腐。施工前應(yīng)除去混凝土或砂漿基層表面的浮土、松動殘渣、污油等雜物。對縫隙、破損部位采用同標(biāo)號的水泥砂漿或混凝土修復(fù)，用低壓噴霧器將密封劑均勻噴在基層表面。5） 前期對地質(zhì)環(huán)境，尤其是水文地質(zhì)及地下水化學(xué)性質(zhì)的詳細(xì)評價是非常重要的，在混凝土的主要原材料（水泥的標(biāo)號及成分）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方案中，要考慮環(huán)境水對混凝土的侵蝕影響。6） 應(yīng)加強(qiáng)對混凝土的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題后及時采取措施。徹底剔除已完全遭受腐蝕侵害部分的混凝土重新澆筑抗環(huán)境水侵蝕的混凝土，對剛開始發(fā)生腐蝕侵害的部位，可采用抗環(huán)境水侵蝕的水泥灌漿或其他加固處理措施予以治理。7） 通過對混凝土機(jī)理的研究和與環(huán)境的分析，通過試驗，確定了通過摻入外加劑進(jìn)行有機(jī)補(bǔ)償和施工合理的控制，對增強(qiáng)混凝土的耐久性，延長混凝土建筑物使用壽命具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。4結(jié)語國內(nèi)現(xiàn)行的《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》［5］中規(guī)定了一系列鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計防護(hù)方法及措施，若設(shè)計人員能熟知腐蝕性介質(zhì)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的一般腐蝕機(jī)理，并結(jié)合所提供的生產(chǎn)環(huán)境因素按結(jié)構(gòu)特征作主要設(shè)防，采取較經(jīng)濟(jì)合理的防腐蝕結(jié)構(gòu)和處理手段，就能有效地防止或減輕各類腐蝕介質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用。參考文獻(xiàn)：【相關(guān)文獻(xiàn)】張信鵬，王德森.耐腐蝕混凝土[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1989.盛東勁，霍加慶.四川崇州某水電站引水隧洞混凝土腐蝕原因分析及防治建議[J].現(xiàn)