淺談如何提高混凝土的抗腐蝕性
發布時間：2010-01-14 共2頁
一、概述
1.自然界中使用的混凝土，由于受環境條件的影響，可能引起混凝土性能的變化，我國的西南、西北和沿海的許多地區，地下水和土壤中含有大量硫酸鹽、碳酸鹽、鎂鹽和氯化物。由于混凝土在這種環境中使用遭受這些有害離子的侵蝕，引起硬化后水泥成分的變化，使其強度降低而遭破壞。如干濕循環、高溫、低溫的交替，都能使多孔結構的混凝土產生破壞，甚至導致完全崩潰。
2.我們施工的新建鐵路洛湛線廣西梧州地區段地處我國的西南，沿線所經地段屬珠江水系，主要有桂江、西江、潯江、大平河、六堡河、山心河等，區內河流流量較大，且雨季降水量大，暴雨持續時間長，易引起洪澇災害。鐵路工程的橋梁、隧道、涵洞、路基附屬工程等混凝土結構物均容易受到地下水、地表水的浸泡，地下水主要為基巖裂隙水，含水巖組主要為石英砂巖、砂巖、石灰巖、花崗巖等。根據水質化驗報告，該地區絕大部分地段地下水、地表水均具有弱硫酸型酸性侵蝕和中等溶出型侵蝕（含碳酸鹽侵蝕），混凝土等圬工需采取相應的抗侵蝕性措施。該地區屬亞熱帶季風濕潤氣候區，冬無嚴寒，夏季較熱，四季較分明，1月最冷，7月最熱；雨量充沛，降雨量主要集中在3～8月，年平均降雨量為1287.5～1667.4mm.多年平均氣溫19～21.1℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-4.0℃。在這種環境中使用的混凝土很容易遭受這些不利因素的影響，使混凝土的強度降低而破壞，甚至完全崩潰。
3.為了防止混凝土遭受硫酸鹽侵蝕我們采取了選擇C3A含量較低、水泥標號較高的水泥、嚴格控制骨料的級配、盡量摻入磨細粉料、在混凝土中摻入了對混凝土有防腐阻銹作用的RMA系列抗腐蝕劑、同時在混凝土中摻入高效減水劑、加強混凝土養護等措施。
二、混凝土受侵蝕破壞機理
導致混凝土的破壞主要有物理性侵蝕和化學性侵蝕兩個方面，以硫酸鹽為例說明如下：
1.硫酸鹽結晶的破壞。具有一定硫酸鹽的環境水，在混凝土毛細管的作用下，被吸入混凝土體中，而暴露在大氣中的混凝土，由于毛細管的作用，將傳遞水分蒸發。溶解在水中的礦物質，經濃縮而析出，從而殘留在混凝土的表面和內部，呈現出白跡、白霜，使混凝土遭受硫酸鹽結晶的膨脹壓力，促使混凝土從表層開始破壞，其破壞首先發生在水位變化區，干濕交替地帶以及單側受水頭壓力的砼薄壁結構。在返潮段遭受到侵蝕，地面上某些地段有霜狀鹽的結晶，有的地區呈現豆腐渣狀，使建筑物的混凝土強度降低，最后導致完全破壞。
2、環境水對普通硅酸鹽水泥的化學腐蝕。硫酸鹽侵蝕：某些地區的地下水和地表水，含有硫酸鹽，如硫酸鈉（Na2SO4）、硫酸鈣（CaSO4）、硫酸鎂（MgSO4）等，環境水中的硫酸鈉和普通硅酸鹽水泥石中的堿性固態游離石灰質及水化鋁酸鈣發生化學反應，生成石膏和硫鋁酸鈣，產生體積膨脹，使混凝土破壞。硫酸鈉和氫氧化鈣的反應式：Ca（OH）2+ Na2SO4.10H2O→CaSO4.2H2O+2NaOH+8 H2O這種反應在流動的硫酸鹽水溶液里進行，可以一直進行下去，直至水泥中的Ca（OH）2完全被反應完。如果NaOH被積聚，反應達到平衡，只有一部分CaSO4沉定成石膏。水泥石中的氫氧化鈣轉變為石膏（CaSO4.2H2O），體積增加原來的兩倍，產生膨脹。硫酸鈉和水化鋁酸鈣的反應式：2（3CaO.Al2O3.12H2O）+3（Na2SO4.10H2O）→3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O+2Al（OH）3+6NaOH+16H2O水化鋁酸鈣變成硫鋁酸鈣時，體積增大。環境中的硫酸鎂（MgSO4.7H2O），除了能侵害水化鋁酸鈣和氫氧化鈣之外，還能和水化硅酸鈣反應，其反應式：3CaO.SiO3.H2O + MgSO4.7H2O → CaSO4.2H2O+ Mg （OH）2+ SiO2這一反應，是由于氫氧化鎂的溶解度很低，造成飽和溶液PH值也低。氫氧化鎂的溶解能度每升僅為0.01克，它的飽和溶液PH值約為10.5.這個數值低，致使水化硅酸鈣有硫酸鎂溶液存在的條件下，不斷分解出石灰。所以硫酸鎂較其他的硫酸鹽，具有更大的侵蝕性。硫酸鹽的侵蝕的速度，隨其溶液濃度的增加而增加，硫酸鹽濃度以[SO42-]來表示。當環境水[SO42-]大于500mg/l時，環境水就有硫酸鹽侵蝕。在1500~2500mg/l時為中等侵蝕。[SO42-]在2500mg/以上時為強侵蝕。混凝土遭受硫酸鹽侵蝕的特征是表面發白，菱角破壞，接著裂縫展開并剝落，使混凝土破碎和松散而破壞。其它的遇水后易產生負離子的鹽類如碳酸鹽[HCO3-]、氯鹽[Cl-]對普通硅酸鹽水泥的破壞機理和硫酸鹽是類似的，不再重復說明。
