混凝土的腐蝕與防護

關(guān)于混凝土的腐蝕與防護混凝土的腐蝕與防護混凝土的結(jié)構(gòu)特點混凝土是一種復(fù)雜的建筑材料，它是碎石或爐渣在水泥或其它膠結(jié)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(zhì)性的結(jié)構(gòu)材料，腐蝕介質(zhì)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(chǔ)設(shè)施的腐蝕比較嚴(yán)重在其內(nèi)部以及干燥環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑物的腐蝕緩慢，危害性沒有引起人們足夠的認(rèn)識

美國鋼筋混凝土的修復(fù)費用每年2500億美元，其中1550億美元花費在橋梁上；英國基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)費用費為155億英鎊；加拿大僅維護和修復(fù)一座遭受堿集料反應(yīng)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(chǔ)設(shè)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(jié)晶型腐蝕）細(xì)菌腐蝕堿集料反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)，導(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)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(jié)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(jié)晶膨脹。某些鹽不與水泥石反應(yīng)，但可以在水泥石孔隙中產(chǎn)生結(jié)晶。如無水Na2SO4在高溫干燥時形成Na2SO4·10H2O結(jié)晶，體積是原來的4倍堿性介質(zhì)如K2CO3和Na2CO3也是具有膨脹型的腐蝕介質(zhì)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(xì)菌將硫轉(zhuǎn)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(yīng)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(chǎn)生膨脹，使骨料遇水泥石之間的界面脹破，導(dǎo)致混凝土整體破壞。它是影響混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性＆壽命的重要因素，是當(dāng)前材料學(xué)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(jié)構(gòu)的腐蝕機理它是混凝土和鋼筋的復(fù)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(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞②混凝土本身未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)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(chǎn)物為鐵的氫氧化物、氧化物，導(dǎo)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(xué)成分：造成堿集性反應(yīng)。另外二氧化硅的結(jié)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(dāng)CO2含量超過0.3％時，產(chǎn)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(dǎo)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(zhì)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(shè)耐蝕層：如做玻璃鋼或涂刷氯磺化聚乙烯涂料等。預(yù)埋穿墻套管，避免破