混凝土的腐蝕與防護

關于混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護混凝土的結構特點混凝土是一種復雜的建筑材料，它是碎石或爐渣在水泥或其它膠結材料中的凝聚體水泥熟料由硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）和鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等組成。這些熟料與水作用（水合作用）凝固后即成為水泥石。整體呈堿性混凝土是一種多微孔的非均質性的結構材料，腐蝕介質從孔隙的滲透是侵蝕的主要原因第2頁,共13頁，2024年2月25日，星期天水泥混凝土的腐蝕危害

尤其在海洋環(huán)境、西部鹽漬地區(qū)以及拋灑防冰鹽的北方地區(qū)，基礎設施的腐蝕比較嚴重在其內部以及干燥環(huán)境中的混凝土構筑物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認識

美國鋼筋混凝土的修復費用每年2500億美元，其中1550億美元花費在橋梁上；英國基礎設施修復費用費為155億英鎊；加拿大僅維護和修復一座遭受堿集料反應破壞的25m高的大壩，累計費用就高達15億加元；我國建筑基礎設施的腐蝕損失每年達1000億元第3頁,共13頁，2024年2月25日，星期天混凝土腐蝕的類型按形態(tài)分類溶出型腐蝕分解型腐蝕膨脹型腐蝕（結晶型腐蝕）細菌腐蝕堿集料反應第4頁,共13頁，2024年2月25日，星期天（1）溶出型腐蝕來源于軟水的作用水泥石中Ca(OH)2受到軟水作用，產生物理性溶解并從水泥石中溶出，引起混凝土強度減小，酸度增大，孔隙增大，加劇溶解，造成惡性循環(huán)第5頁,共13頁，2024年2月25日，星期天（2）分解型腐蝕來源于pH<7的溶液（包括酸性溶液和碳酸）、鎂鹽溶液炭化作用。CO2或含有CO2的軟水與水泥中的Ca(OH)2等起反應，導致混凝土中堿度降低和混凝土本身的粉化形成可溶性的鈣鹽。在工業(yè)生產中，酸性溶液能與硬化水泥石中的鈣離子形成可溶性的鈣鹽，造成腐蝕鎂鹽侵蝕。含有氯化鎂、硫酸鎂或碳酸氫鎂等鎂鹽的地下水、海水及某些工業(yè)廢水，所含有的Mg2＋與硬化水泥石中Ca2＋起交換作用，生成Mg(OH)2和可溶性鈣鹽、導致水泥石的分解第6頁,共13頁，2024年2月25日，星期天（3）膨脹型腐蝕來源于硫酸鹽溶液、結晶型鹽類溶液硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽與混凝土中的氫氧化鈣作用，生成硫酸鈣，再進一步與水化鋁酸鈣作用，生成硫鋁酸鈣，體積膨脹兩倍以上鹽類結晶膨脹。某些鹽不與水泥石反應，但可以在水泥石孔隙中產生結晶。如無水Na2SO4在高溫干燥時形成Na2SO4·10H2O結晶，體積是原來的4倍堿性介質如K2CO3和Na2CO3也是具有膨脹型的腐蝕介質第7頁,共13頁，2024年2月25日，星期天（4）微生物腐蝕來源于硫桿菌等有氧和水時，細菌將硫轉變成硫酸。硫來源于礦物硫、油田中的硫化物或者污水第8頁,共13頁，2024年2月25日，星期天（5）堿集性反應來源于強堿（Na2O和K2O）與SiO2作用水泥石中的強堿與骨料中活性的SiO2作用，在骨料中形成一層致密的堿-硅酸鹽凝膠（如Na2SiO3·2H2O），再遇水產生膨脹，使骨料遇水泥石之間的界面脹破，導致混凝土整體破壞。它是影響混凝土結構物耐久性＆壽命的重要因素，是當前材料學科研究的前沿之一第9頁,共13頁，2024年2月25日，星期天鋼筋混凝土結構的腐蝕機理它是混凝土和鋼筋的復合體它按腐蝕形態(tài)分為兩種：①由于混凝土的耐久性不足，其本身被腐蝕破壞，同時也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導致整個結構破壞②混凝土本身未腐蝕，但由于外部介質的作用，導致混凝土本身化學性質的改變或引入能誘發(fā)鋼筋腐蝕的離子如氯離子，使鋼筋表面鈍化作用喪失（水泥石的堿性使鋼筋處于鈍態(tài)），引起鋼筋的銹蝕。銹蝕產物為鐵的氫氧化物、氧化物，導致體積增大2～4倍游離的碳酸能使水泥石形成酸性分解型腐蝕，但腐蝕緩慢，比其它酸性溶液的腐蝕輕微的多第10頁,共13頁，2024年2月25日，星期天混凝土腐蝕的影響因素混凝土的化學成分：造成堿集性反應。另外二氧化硅的結晶度越差，活性越大，則堿活性的膨脹率越大混凝土的孔隙率或密實度環(huán)境因素①大氣中的CO2：當CO2含量超過0.3％時，產生炭化，并且使堿性降低，而混凝土中的鋼筋保持鈍態(tài)的最低堿度為pH＝11.5②酸性氣體：SO2、H2S、NOx等與堿作用③濕度：濕度增加，氣體對混凝土的腐蝕增強④水：軟水會導致溶出型腐蝕；硬水含有Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2能把水中的Ca(OH)2變成CaCO3沉淀下來，使水泥石密實第11頁,共13頁，2024年2月25日，星期天混凝土的防護措施實行全面的腐蝕控制

出發(fā)點：最大限度地保證混凝土自身密實完好，保持高堿度＆防止有害離子入侵

基本措施就是提高混凝土自身的防護能力，包括選擇良質水泥、增加水泥用量，降低水灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻和料、增加混凝土保護層厚度，表面增設耐蝕層：如做玻璃鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預埋穿墻套管，避免破