如何提高混凝土的抗腐蚀性

来源：固维建材发表时间2015-05-22 11:11:46 点击：

一、概述

1.自然界中使用的混凝土，由于受环境条件的影响，可能引起混凝土性能的变化，国的西南、西北和沿海的许多地区，地下水和土壤中含有大量硫酸盐、碳酸盐、镁盐和氯化物。由于混凝土在这种环境中使用遭受这些有害离子的侵蚀，引起硬化后水泥成分的变化，使其强度降低而遭破坏。如干湿循环、高温、低温的交替，都能使多孔结构的混凝土发生破坏，甚至导致完全解体。

2.施工的新建铁路洛湛线广西梧州地区段地处我国的西南，沿线所经地段属珠江水系，主要有桂江、西江、浔江、大平河、六堡河、山心河等，区内河流流量较大，且雨季降水量大，暴雨继续时间长，易引起洪涝灾害。铁路工程的桥梁、隧道、涵洞、路基附属工程等混凝土结构物均容易受到地下水、地表水的浸泡，地下水主要为基岩裂隙水，含水岩组主要为石英砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等。根据水质化验演讲，该地区绝大部分地段地下水、地表水均具有弱硫酸型酸性侵蚀和中等溶出型侵蚀（含碳酸盐侵蚀）混凝土等圬工需采取相应的抗侵蚀性措施。该地区属亚热带季风湿润气候区，冬无严寒，夏季较热，四季较分明，1月最冷，7月最热；雨量充分，降雨量主要集中在38月，年平均降雨量为1287.51667.4mm.多年平均气温1921.1℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-4.0℃。这种环境中使用的混凝土很容易遭受这些有利因素的影响，使混凝土的强度降低而破坏，甚至完全解体。

3.为了防止混凝土遭受硫酸盐侵蚀我采取了选择C3A 含量较低、水泥标号较高的水泥、严格控制骨料的级配、尽量掺入磨细粉料、混凝土中掺入了对混凝土有防腐阻锈作用的RMA 系列抗腐蚀剂、同时在混凝土中掺入高效减水剂、加强混凝土养护等措施。

二、混凝土受侵蚀破坏机理

导致混凝土的破坏主要有物理性侵蚀和化学性侵蚀两个方面，以硫酸盐为例说明如下：

1.硫酸盐结晶的破坏。具有一定硫酸盐的环境水，混凝土毛细管的作用下，被吸入混凝土体中，而暴露在大气中的混凝土，由于毛细管的作用，将传送水分蒸发。溶解在水中的矿物质，经浓缩而析出，从而残留在混凝土的外表和内部，出现出白迹、白霜，使混凝土遭受硫酸盐结晶的膨胀压力，促使混凝土从表层开始破坏，其破坏首先发生在水位变化区，干湿交替地带以及单侧受水头压力的砼薄壁结构。返潮段遭受到侵蚀，地面上某些地段有霜状盐的结晶，有的地区出现豆腐渣状，使建筑物的混凝土强度降低，最后导致完全破坏。

2.环境水对普通硅酸盐水泥的化学腐蚀。硫酸盐侵蚀：某些地区的地下水和地表水，含有硫酸盐，如硫酸钠（Na2SO4硫酸钙（CaSO4硫酸镁（MgSO4等，环境水中的硫酸钠和普通硅酸盐水泥石中的碱性固态游离石灰质及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，发生体积膨胀，使混凝土破坏。硫酸钠和氢氧化钙的反应式：CaOH2+Na2SO4.10H2OCaSO4.2H2O+2NaOH+8H2O这种反应在流动的硫酸盐水溶液里进行，可以一直进行下去，直至水泥中的CaOH2完全被反应完。如果NaOH被积聚，反应达到平衡，只有一部分CaSO4沉定成石膏。水泥石中的氢氧化钙转变为石膏（CaSO4.2H2O体积增加原来的两倍，发生膨胀。硫酸钠和水化铝酸钙的反应式：23CaO.A l2O3.12H2O+3Na2SO4.10H2O3CaO.A l2O3.3CaSO4.32H2O+2A lOH3+6NaOH+16H2O水化铝酸钙变成硫铝酸钙时，体积增大。环境中的硫酸镁（MgSO4.7H2O除了能侵害水化铝酸钙和氢氧化钙之外，还能和水化硅酸钙反应，其反应式：3CaO.SiO3.H2O+MgSO4.7H2OCaSO4.2H2O+MgOH2+SiO2这一反应，由于氢氧化镁的溶解度很低，造成饱和溶液PH值也低。氢氧化镁的溶解能度每升仅为0.01克，饱和溶液PH值约为10.5.这个数值低，致使水化硅酸钙有硫酸镁溶液存在条件下，不时分解出石灰。所以硫酸镁较其他硫酸盐，具有更大的侵蚀性。硫酸盐的侵蚀的速度，随其溶液浓度的增加而增加，硫酸盐浓度以[SO42-]来表示。当环境水[SO42-]大于500mg/l时，环境水就有硫酸盐侵蚀。1500~2500mg/l时为中等侵蚀。[SO42-]2500mg/以上时为强侵蚀。混凝土遭受硫酸盐侵蚀的特征是外表发白，菱角破坏，接着裂缝展开并剥落，使混凝土破碎和松散而破坏。其它遇水后易发生负离子的盐类如碳酸盐[HCO3-]氯盐[Cl-]对普通硅酸盐水泥的破坏机理和硫酸盐是类似的不再重复说明。

三、采取有效措施提高混凝土耐硫酸盐侵蚀

就以上两个导致混凝土遭受硫酸盐侵蚀硫破坏的机理，混凝土施工中采取防止混凝土遭受硫酸盐侵蚀的措施，可以起到很有效的作用。

1.硫酸盐腐蚀的水平与水泥中的矿物成分C3A 含量有关，水泥中的C3A 含量越少对耐硫酸盐腐蚀越有利，并且C3A 含量较大的早强水泥容易因早期的温度收缩、自收缩和干燥收缩而开裂。因此我尽量选择C3A 含量较少、标号较高的水泥。不过C3A 含量过低却会严重影响水泥的早期强度，进而影响到工程进度，因此要选择C3A 含量适中的水泥。按《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收规范》TB10424-2003有关规定，C3A 含量应小于8%.经过比选广西各大水泥厂的各种水泥后，单位最终选用了海螺P.C32.5水泥，采用GB/T1761996水泥化学分析方法》检测其C3A 含量为4.2%.

2.硫酸盐腐蚀的水平与混凝土的密实程度有关，混凝土越密实耐硫酸盐腐蚀的性能就越好，因此我施工中严格控制粗细骨料的级配，对全部混凝土都使用了5-16和16-31.5两级配碎石组成5-31.5连续级配，并且规定不得用特细砂配制耐腐蚀砼。

3.采取以下预防砼裂纹措施：采用较大的骨灰比，降低水灰比，合理选用外加剂；合理确定分段浇注长度及浇注速度；拆模时砼内外温差不得大于20℃；加强养护；砼升降温速度不得大于5℃/h.做好防水隔离层。

遭受侵蚀的钢筋砼的钢筋维护层，不得小于5cm建筑物的砼外露面的边缘、棱角、沟槽应为圆弧形。

4.混凝土中掺入了对混凝土有防腐效果、对钢筋有防锈作用的RMA 系列防腐阻锈剂（以下简称RMA RMA 应用了多掺复合技术，即采用高效阻锈材料、对混凝土有耐硫酸盐侵蚀作用的资料、磨细资料及减水剂四种资料复合而成。该外加剂主要的化学成分为SiO2和Al2O3及细磨材料，这些化学物质在混凝土中的水化产物主要是硫铝酸钙（3CaO.A l2O3.3CaSO4.32H2O水化硅酸钙凝胶（C-S-H和氢氧化铝凝胶（Al2O3.3H2O水泥中没有游离氧化钙存在因此水泥石在硫酸盐溶液中很难形成引起膨胀的石膏（CaSO4.2H2O结晶。再者水泥石中的钙矾石是水泥水化硬化过程中形成的不会引起水泥石体积的破坏。MgSO3溶液中，既有Mg2+和SO42-离子存在Mg2+就不易和氧化铝凝胶反应，阻碍了Mg2+腐蚀。研究标明，耐硫酸盐的腐蚀的性能好与坏还与混凝土的水灰比有直接关系，梧州地区处于亚热带季风湿润气候区，干湿交替频繁，卤水浓度又比较高，盐类的结晶破坏尤其严重。大量的试验证明减小水灰比，能够减轻混凝土抗物理结晶的破坏，因此水灰比越小耐腐蚀性能越好，RMA 同时具有减水作用，经检验其减水率达到7.5%.因此我混凝土中掺入水泥用量8%RMA 可以有效的防止硫酸盐对混凝土的侵蚀。