CM型混凝土防腐剂在防腐蚀混凝土和桩基混凝土工程中的应用

CM型混凝土防腐剂在防腐蚀混凝土和桩基混凝土工程中的应用（中国建筑材料科学研究总院 岳云德 唐山市丰润区建鑫建材有限公司 刘伯林）1 概况早在1892年Michaelis就提出水泥混凝土受硫酸盐侵蚀形成“水泥杆菌”造成混凝土破坏以来，人们还不断发现CI1-、HCO31-、CO2、NH41+、Mg2+，及其他盐类、泛酸类、可溶岩等的地下水、地表水、海水、污水和含盐土壤等，都对水泥混凝土有着不同程度的腐蚀用作，结果使水泥混凝土产生“水泥杆菌”或者“癌症”。他们严重地影响了混凝土的耐久性。针对工程的调研情况如青海铬盐厂、中泉电力提灌工程二泵站、六泵站、九泵站、白银工农渠电力提灌工程九泵站、三泵站、四泵站，刘川电力提灌工程一泵站、二泵站都是受地下水硫酸盐氯盐型侵蚀，基础混凝土受侵蚀变形引起胸墙、屋顶开裂，倾斜，建起三、五年后腐蚀严重，危及安全而停产、被撤除、重建。天津大港电厂、青海省朝阳水电站、景泰川电力提灌工程等混凝土侵蚀严重，经大修、多次维修投入很大人力物力。中国建筑材料科学研究总院l986年立项研究。在总结我院这方面长期以来的研究经验，以及国外这方面的研究情况，水泥或改性水泥混凝土达不到应有的效果，为此开展了环境侵蚀条件下外加剂对混凝土耐久性，及其性能的影响的研究，以混凝土掺用外加剂的方式来解决这些侵蚀性物质对混凝土腐蚀的问题。由于该研究课题属于耐久性材料，通过长期的试验研究和工程应用，取得了成果。该研究项目通过了行业部级技术鉴定，建设部科技成果重点推广项目，国家发明专利，获中国建筑材料联合会技术发明三等奖，并制定出了JC/T 1011-2006混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂标准。根据GB 50021-2001岩土工程勘察规范对混凝土和钢筋混凝土腐蚀性的评价，确定存在环境侵蚀性物质对混凝土及钢筋混凝土的腐蚀(如环境类型类，SO42-含量大于1500 mg/L为强腐蚀等级)，按GB 50046-2008工业建筑防腐蚀设计规范防腐蚀混凝土的要求，属于环境侵蚀性物质作用条件下的特殊混凝土，为耐腐蚀或者防腐蚀混凝土，需要重点防护。在工程水、土中硫酸根离子含量SO42-8818.2 mg/L 、17510.4 mg/L为超强腐蚀，氯离子含量592.8mg/L 、Cl1-34206.1 mg/L (长期浸水）对混凝土中钢筋为弱腐蚀，其腐蚀主要为硫酸根离子的超强腐蚀，对混凝土或混凝土结构可造成破坏性危害；Cl1-含量大于5000 mg/L干湿交替时对混凝土中钢筋为强腐蚀等级，其腐蚀为硫酸根离子的超强腐蚀和氯离子的强腐蚀，硫酸根离子对混凝土和混凝土结构可造成破坏性危害，氯离子对混凝土中的钢筋可造成锈蚀的危害。在这些工程中采用了钧牌CM型混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂(简称CM型混凝土防腐剂)、普通硅酸盐水泥等材料制备防腐蚀混凝土，用于现浇混凝土和混凝土桩基工程。2 防腐蚀混凝土技术措施21 材料选材对防腐蚀混凝土致关重要，只有相应的材料才可能实现防腐蚀混凝土的质量要求，对材料的基本性能分析如下：2.1.1 水泥 有关国家水泥的抗硫酸盐侵蚀性指标要求 表 1国别标准编号标准名称允许 SO42- 浓度 mg/L硅酸盐水泥矿渣水泥火山灰质水泥德国TGL11357侵蚀水中混凝土的标准200-250200-250200-250捷克CSN73-20环境水分类的侵蚀标准80-250250-600500-800前苏联H114-54环境水侵蚀特征与标准250-450250-450250-450注：德国：矿渣水泥CEM/B-S矿渣含量35%，CEM /A矿渣含量65%，CEM /B矿渣含量80%；火山灰质水泥火山灰贡材料含量35%，火山灰贡材料含量55%。前苏联（俄联邦标准）：矿渣水泥的矿渣含量80%；火山灰质水泥的矿渣含量20%，沉积岩含量10%，其他材料含量15%。我国的水泥、矿物掺合料的抗硫酸盐侵蚀性指标表 2。 我国水泥的抗硫酸盐侵蚀性指标要求 表 2水泥品种通用水泥(硅酸盐、普通、矿渣、粉煤灰、火山灰水泥)中抗硫酸盐水泥高抗硫酸盐水泥允许SO42-浓度mg/L 250纯硫酸盐 2500纯硫酸盐 8000根据朝阳水电站、成昆铁路、天津大港电厂的使用情况，比通用水泥好，但仍耐久性不太好，实际比8000 mg/L SO42-指标低。注：抗硫酸盐硅酸盐水泥：分中抗硫酸盐水泥PMSR、高抗硫酸盐水泥PHSR，为不加混合材水泥，早期强度较低。硅酸盐水泥PI：不掺混合材料，P：矿渣含量5%或石灰石含量5%。普通硅酸盐水泥PO：混合材料含量20%（矿渣、火山灰、粉煤灰均可）。矿渣硅酸盐水泥PSA：矿渣含量50%，PSB：矿渣含量70%，允许不超过水泥质量8%的其他活混合材代替。火山灰质硅酸盐水泥PP：火山灰质材料含量40%。粉煤灰硅酸盐水泥PF：粉煤灰含量40%。通用水泥（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等）可用于SO42-含量不大于250 mg/L的液体介质的侵蚀。中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥不适宜在SO42-侵蚀的同时存在Cl1-腐蚀条件下的工程。因抗硫酸盐水泥的混凝土密实性差，可引起钢筋的锈蚀。在JTJ275-2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范标准中未采用中抗硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥。2.1.2 掺和料根据对23种粒化高炉矿渣，矿渣掺量40%的46组矿渣水泥的抗硫酸盐侵蚀试验，只有12组矿渣的水泥在SO42- 250mg/L时KC6大于0.80(SO42- 小于500mg/L为87%，其中只6组在500mg/L时KC6大于0.80)。矿渣的抗硫酸盐侵蚀性指标仍以不大于250mg/L为依据。20种火山灰(粉煤灰、凝灰岩、硅藻土等)掺量30%和45%的水泥抗硫酸盐侵蚀性，部分能抵抗SO42- 250mg/L的侵蚀，部分能抵抗500mg/L SO42-的侵蚀。所以，一般火山灰掺合料能抵抗SO42-不大于250mg/L的侵蚀，好的火山灰掺和料(必须有长期的试验和验证结果)在适宜的掺量下水泥可用于SO42-含量不大于500 mg/L的液体介质的侵蚀；目前，掺和料的抗硫酸盐类侵蚀性尚无材料标准和要求。2.1.3 在SO42-侵蚀，并存在Cl1-腐蚀的条件下，以前的措施有采用抗硫酸盐水泥和掺加钢筋阻锈剂（针对钢筋而言）制备防腐蚀混凝土，即防止混凝土腐蚀和混凝土中钢筋的锈蚀。由于以亚硝酸盐组成的钢筋阻锈剂，在侵蚀水环境中产生浸析作用引起混凝土质量的退化，并在氯离子浓度大到一定程度时会产生局部腐蚀和加速腐蚀，因此，在GB 50367-2006混凝土结构加固设计规范和GB 50046-2008工业建筑防腐蚀设计规范4.9.5“在预应力混凝土管桩中，不得采用亚硝酸盐类阻锈剂”而受到限制。2.1.4 钧牌CM型混凝土防腐剂以CM型混凝土防腐剂的试验研究、科研成果制定的JC/T 1011-2006混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂标准，CM型混凝土防腐剂符合JC/T 1011-2006标准。CM型混凝土防腐剂可用于SO42-含量不大于25000 mg/L的液体介质的侵蚀，适应于中、强或超强腐蚀等级条件下的工程；还适应于SO42-超强腐蚀，同时存在Cl1-含量不大于70000 mg/L强腐蚀条件下的工程，防止硫酸盐、氯盐等对混凝土和混凝土中钢筋的腐蚀。2. 2 胶凝材料的耐久性2.2.1 抗蚀性能不掺和掺CM型防腐剂，按GB 2420标准(按该方法养护或长龄期的室温养护) 方法试验。在侵蚀介质二倍盐海水（SO4-2 5523mg/l、Cl-1 40566mg/l、 Mg+2 2398mg/l，CO3-2 240mg/l），试体经28天、3月、6月、9月、1年、2年、3年侵蚀的抗蚀系数见图1。掺12%CM型防腐剂的普通水泥试体抗蚀系数(K)，各龄期的(K值)均为1.0左右。不掺的硅酸盐水泥的抗蚀系数三年(k值)为0.21、普通水泥三年的抗蚀系数(K值) 为0.55，抗硫酸盐水泥三年(K值)为0.65、矿渣水泥(水泥中含30%高铝的矿渣)一年的(k值)为0.20。抗蚀系数 (k)图1 在二倍盐海水中各龄期的抗蚀系数(K)注：1.12%CM型防腐剂+普通水泥1；2.12CM型防腐剂+普通水泥2；3.12CM型防腐剂+普通水泥3(普通水泥1、2、3为铝酸三钙相差1.5%)；4.抗硫酸盐水泥；5.普通水泥；6.硅酸盐水泥；7.矿渣水泥。在5Na2SO4(SO4-2 33811mg/l)溶液中试体经28天、3月、6月、9月、1年、2年、3年侵蚀的抗蚀系数见图2。掺CM型防腐剂的普通水泥各期龄的抗蚀系数(K)均在1.0左右。抗硫酸盐水泥三年的抗蚀系数(K)为0.70，普通水泥(K)为0.66，硅酸盐水泥(K)为0.44，矿渣水泥(水泥中掺30%的高铝质矿渣)三年(K)为0.20。抗蚀系数 (k)图2 5Na2SO2水溶液侵蚀下各龄期的抗蚀系数 注：1.12% CM型防腐剂+普通水泥1；2.12CM型防腐剂+普通水泥2；3.12CM型防腐剂+普通水泥3；4.抗硫酸盐水泥；5.普通水泥；6.硅酸盐水泥；7.矿渣水泥。2.2.2 化学稳定性图3，普通水泥、掺CM型防腐剂的普通水泥1:2.5胶砂1cm1cm6cm试体，分别在淡水和海水中浸泡到不同龄期，经粉磨后化学分析，以淡水中养护28天为基准，在海水中侵蚀28天、90天、180天、270天、365天的CaO的浸析见图3a、硫酸根(以SO3计)侵入图3b 和Cl-的侵入图3c；分析结果说明，普通水泥中CaO的溶出量较多，一年时CaO溶出的相对含量减少了11.16，侵蚀后SO3的相对含量增加了3.18%，Cl-的相对含量增加了1.53%，严重地改变了胶凝材料的组成，引起胶凝材料功能的退化。掺12CM型防腐剂的普通水泥试体，在同条件下侵蚀后，CaO、SO3、Cl-的含量与淡水中养护相当，Cl-的含量也较低，说明掺CM型防腐剂的水泥胶凝材料的组成基本没有变化，胶凝CaO相对含量 %材料的化SO3相对含量 %学稳定性好。图3b 不同龄期SO3含量的变化图3a 不同龄期CaO含量的变化Cl-相对含量 %图3c 不同龄期Cl-的含量的变化图3 不掺和掺CM型防腐剂的水泥砂浆试体在海水中侵蚀后水泥的化学成分析掺CM型防腐剂的胶凝材料的化学组成稳定，有效的阻止了胶凝组成中物质的扩散，侵蚀性物质（SO42-、Cl-、O2等）的渗入，其溶解速度常数式表示为，掺CM型防腐剂后明显地看出值的稳定。式中：-溶解速度常数；-在时间钙从试体中溶出的总量；-试体的表面积；-饱和溶液的浓度；- 溶液在时间的浓度。2.2.3 水泥石孔结构掺和不掺CM型防腐剂的普通水泥试体孔结构、分布、孔隙率测试表3，掺10CM型防腐剂的水泥试体总孔隙3天、7天、28天分别为0.1039meg、0.1020meg、0.0787meg，总孔隙比同龄期不掺的普通水泥分别降低了27.24、24.22和18.87，孔峰位3天、7天、28天分别为250 、145 、95 ，均比不掺的普通水泥孔峰491 、431 、350 有显著变化，孔径峰值成倍减小；孔径1000500 少，10037.5 细凝胶孔多，明显改变孔分布状况，对提高抗侵蚀、抗渗、护筋和防止钢筋锈蚀等耐久性会有着突出的作用。 掺和不掺CM型防腐剂的普通水泥石的孔结构、分布、孔隙率 表 3名 称龄期d总孔隙率ml/g孔径分布 100050010037.5孔隙率降低孔峰值ml/g%ml/g%普通水泥掺10%CM型防腐剂30.10390.01101.060.024523.5827.2425070.10200.00080.780.045244.3124.22145280.07870.00010.130.038849.3018.8795普通水泥30.14280.040638.430.019713.8049170.13460.039629.240.019114.19431280.09700.00313.200.015415.883502.2.4、膨胀性能不同水泥和掺CM型防腐剂的水泥净浆25mm25mm280mm试体，在不同介质中的自由膨胀率，以侵蚀介质/淡水中试体膨胀率之比值的膨胀系数(E)见表4。在海水、二倍盐海水和5%Na2SO4中浸泡试体各龄期的膨胀系数(E)可以看出，掺CM型防腐剂的水泥试体在侵蚀介质中的膨胀系数(E)均很小，后期稳定，而不掺的试体在海水、二倍盐海水和5%Na2SO4中膨胀系数(E)均较大，随侵蚀时间的延长膨胀系数(E)越大。在侵蚀介质作用下，硅酸盐水泥膨胀系数(E)最大，试体易膨断，脆性大。掺30%高铝矿渣的矿渣水泥，在二倍盐海水中三年的膨胀系数(E)大，后期仍然继续膨胀，膨胀系数(E)大。 净浆试体在不同介质中的膨胀系数(E) 表4 水泥品种介 质 膨胀系数 (E)28天90天270天一年三年10年抗硫水泥+12%防腐剂2盐海水0.961.021.070.991.061.09 C基准水泥+12%防腐剂2盐海水1.211.271.211.151.31D1.35C5%Na2SO0.990.980.980.981.01D1.01C普通水泥+12%防腐剂2盐海水1.041.191.441.411.33D1.24C5%Na2SO1.231.031.011.031.11D1.02C抗硫水泥海水1.701.802.432.462.253.05 A2盐海水1.532.043.072.892.643.66 A硅酸盐水泥2盐海水2.762.823.90断矿渣水泥2盐海水1.761.733.463.784.686.29 B注：A龄期为10年+240天；B龄期为10年+90天；C龄期为8年+150天。断试体在海水中浸泡后，硅酸盐水泥膨胀量大，试体脆性易断。2.2.5 腐蚀应力水泥混凝土是一非均质体，考虑到多孔材料，外来侵蚀性物质(SO42-、Cl-、CO2、Mg2+等)侵入在水泥石孔隙中生成钙矾石(3Ca0A12033CaSO432H2O)，图4、图5为普通水泥石SEM分析，水泥石孔中早期生成少量的钙矾石，经长期侵蚀后孔中生成密积的钙矾石，会产生固相体积膨胀。侵蚀性物质与水泥中物质作用生成复盐，如钙矾石固相体积增加127%，生成水化氯铝酸钙（3Ca0A1203CaCl210H2O）固相体积增加117%，若形成3Ca0A1203CaCl218H2O固相体积增加172%等。图4 在海水中侵蚀28天的SEM放大800倍孔中早期生成的钙矾石图5 在海水中侵蚀1年的SEM 放大1500倍孔中生成的钙矾石复盐的膨胀作用，可用膨胀微元分析，微孔为一厚壁园筒内受压应力，图6，孔内生成膨胀物质所产生的膨胀压Pa，相应外压Pb，在孔内壁内径为a，外径为b，从园心到r的距离处，取出一个微小单元r d d r，a r b。产生切向拉应力和径向压应力r，即为： = Pa Pb y dr b d r pb r r r d x a pa u 图6 在膨胀压力P作用下的应力分析式中：m1/；-泊桑比，C-常数，E-弹性模量。用ra代人上式求得常数C后，再代入上式得：=Pa设膨胀物质在a为半径的孔内缓慢膨胀时的静压力Pa，在t时间之后传递到一定距离r的膨胀压力为Pex，若忽略压力损失时可表示为：P=Pex 由断裂力学分析，承内压园孔两边有可能产生裂纹时，应力强度因子为：K1=FP式中：C、F-裂纹长度和几何因子。因此，裂纹扩展条件：FPK1cP图7为不同水泥和掺12%CM型防腐剂的水泥净浆试体在海水中经6月、9月、1年、2年、3年侵蚀的腐蚀应力，测得的结果是硅酸盐水泥和普通水泥的腐蚀应力(er)最大，掺CM型防腐剂的硅酸盐水泥各龄的腐蚀应力最小。腐蚀应力 er/ MPa图7 不同水泥和掺CM型防腐剂的水泥净浆试体随龄期变化的腐蚀应力注：1硅酸盐水泥；2普通水泥；3抗硫酸盐水泥；4硅酸盐水泥加12%CM型防腐剂。不同水泥和掺CM型防腐剂的水泥净浆试体在海水中不同龄期的腐蚀应力(er)：er6ex-6e式中：ex侵蚀介质中试体龄期的应力(MPa)；6e淡水中试体龄期的应力(MPa)。外来侵蚀性物质(SO42-、Cl-、CO2、Mg2+等)侵入是会引起腐蚀应力(6er)增大，如图7可测量到的腐蚀应力(er)。当6er或P大于混凝土拉应力时，混凝土裂纹开始发展，结构开始破坏；所以，从图7中可以看出6er，在环境侵蚀条件下，掺CM型防腐剂的水泥试体的腐蚀应力较小，不会产生腐蚀应力的破坏。不掺CM型防腐剂的通用水泥混凝土，在环境侵蚀条件下，可能在某一侵蚀龄期，裂纹开始发展，外来侵蚀性物质(SO42-、Cl-、O2等) 进入又更加加速了这种作用，促使混凝土的破坏，同时也使钢筋表面的钝化膜的破坏，造成了混凝土破坏和钢筋锈蚀的叠加的破坏作用。2.2.6 耐久性同一普通硅酸盐水泥不掺和掺CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂（l2）4cm4cm14cm(限制器由4mm钢筋与两头钢板焊接)试体，1991年3月21日成型试体，7天后放入5%NaSO4(SO42-33814 mg/L) 水溶液中侵蚀至1994年4月1日3年图8、图9，以及至2009年3月23日18年图10检测结果，不掺的普通硅酸盐水泥胶砂试体(图8，编号1 5)严重胀裂，已失去胶凝结构作用，随后溃散。掺15%CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂试体3年、18年(图9，图10，编号2 5)形貌完好，掺CM型混凝土防腐剂的对比试验结果耐久性提高了五倍以上。图10 掺CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂试体在5Na2SO4水中侵蚀18年的试体形貌完好。图9 掺CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂试体在5Na2SO4水中侵蚀3年的试体形貌完好。图8 普通硅酸盐水泥胶砂试体在5Na2SO4水中侵蚀3年的形貌严重胀裂，试体中部胀大。K1为高抗硫酸盐水泥1991年6月20日、T1为掺50%矿渣的水泥1991年8月14日、P3为掺15%硅灰的水泥1991年8月7日、D3为掺12%CM型混凝土防腐剂的水泥，1991年3月6日1:2.5水泥胶砂1cm1cm6cm成型试体，在3Na2SO4(SO42- 20250 mg/L)水溶液中浸泡，2010年8月30日检测，侵蚀时间19年后的试体形貌如图11，D3掺12%CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂试体形貌完好。这些被认为比较好的材料，如编号K1、T1、P3都裂，K1较轻，P3最为严重。图11不同水泥的试体经19年侵蚀后早已失去胶凝材料的结构作用而开裂，掺CM型混凝土防腐剂的耐久性最好。K1 高抗硫酸盐水泥裂T1 50%矿渣的水泥重裂P3 85%硅酸盐水泥+15%硅灰严重裂D3 88%硅酸盐水泥+12%CM型砼防腐剂未裂，形貌完好 图11 不同水泥和掺CM型砼防腐剂的水泥试体在3Na2SO4水中侵蚀19年的形貌2.3 防钢筋锈蚀作用1991年3月21日，用普通硅酸盐水泥，不掺和掺CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂4cm4cm14cm (限制器由4mm钢筋与两头钢板焊接)试体，在二倍盐海水中浸泡，2009年3月23日将试体锤开露出约1/2钢筋，检验钢筋锈蚀情况，见图12，掺15%CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂试体，在二倍盐海水中侵蚀18年试体中的钢筋无锈蚀，钢筋表面明亮，不掺的水泥胶砂试体中的钢筋表面锈蚀。掺15%CM型砼防腐剂的普通水泥胶砂试体中的钢筋 无锈蚀普通水泥胶砂试体中的钢筋锈蚀图12 在二倍盐海水中侵蚀18年的水泥胶砂试体中钢筋的锈蚀情况掺15%CM型砼防腐剂的普通水泥胶砂试体中的钢筋 无锈普通水泥胶砂试体中的钢筋严重锈蚀图13 在5%Na2SO4水中侵蚀18年的水泥胶砂试体中钢筋的锈蚀情况1991年3月21日，用普通硅酸盐水泥，不掺和掺CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂，分别用饮用水和人工配制海水(Cl1- 总量20283mg/L，SO42-总量2762 mg/L，Mg2+总量1199mg/L等) 作拌和用水，水灰比都为0.44搅拌水泥砂浆，4cm4cm14cm (限制器由5mm钢筋与两头钢板焊接)试体，并在二倍盐海水中浸泡，2009年4月28日将试体锤开露出约1/2钢筋，检验钢筋锈蚀情况，见图14，掺15%CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂，用饮用水和人工配制海水成型的试体，在二倍盐海水中浸泡18年，试体中的钢筋无锈蚀，钢筋表面明亮。不掺的水泥胶砂试体中的钢筋表面锈蚀。普通水泥胶砂用海水拌制的试体中的钢筋 锈蚀掺15%CM型砼防腐剂的普通水泥胶砂饮用水拌制的试体中的钢筋 无锈掺15%CM型砼防腐剂的普通水泥胶砂用海水拌制的试体中的钢筋 无锈图14 用海水拌制的试体，在二倍盐海水中侵蚀18年的水泥胶砂试体中钢筋的锈蚀情况图15，在5%Na2SO4水中浸泡18年，对掺15%CM型混凝土防腐剂的水泥胶砂，用饮用水和人工配制海水成型的试体，检测钢筋无锈蚀，表面明亮。不掺的水泥胶砂试体胀裂、溃散，露出钢筋，钢筋严重锈蚀。普通水泥胶砂用海水拌制的试体中的钢筋 锈蚀掺15%CM型砼防腐剂的水泥胶砂用饮用水拌制的试体中的钢筋 无锈掺15%CM型砼防腐剂的水泥胶砂用海水拌制的试体中的钢筋 无锈图15 用海水拌制的试体，在5%Na2SO4水中侵蚀18年的水泥胶砂试体中钢筋的锈蚀情况3 防腐蚀混凝土31 原材料和配合比为了保证防腐蚀混凝土强度和耐久性质量，工作性能，原材料要求: PO 42.5 水泥（或42.5等级的硅酸盐水泥）、CM型混凝土防腐剂、S95 级矿粉、I级粉煤灰、减水剂、中砂、碎石、自来水。在环境侵蚀性物质作用条件下，根据腐蚀等级、强度等级、最小水泥用量，CM型混凝土防腐剂的掺量为水泥质量分数计，弱腐蚀等级为68%，中腐蚀等级为810%，强腐蚀等级为1012%，最大水胶比，推荐掺CM型混凝土防腐剂的桩基混凝土胶凝材料用量表5。 环境侵蚀性物质作用条件下桩基混凝土材料 表5强度等级腐蚀等级最小水泥用量(kg/m3)最小CM型砼防腐剂掺量(kg/m3)胶凝材料用量(kg/m3)最大水胶比C35弱26015.63804400.45中20.80.42强26.00.42C40弱28016.84004600.42中22.40.40强28.00.40C45弱30018.04204800.40中24.00.38强30.00.38C50弱32019.24405000.38中25.60.36强32.00.36注: 辅以调凝减水剂控制水胶比,改善混凝土工作性能。用于地下、水下、大体积、垫层的防腐蚀混凝土，现场便于震捣操作部位，在掺用CM型混凝土防腐剂时可降低最小水泥用量，增加掺合料。3.2 混凝土力学和抗蚀性能掺CM型混凝土防腐剂能提高混凝土的强度等耐久性。根据混凝土要求和桩基的类型、生产工艺的不同，混凝土的强度要求不同，28天强度C80管桩为82.087.5MPa，C50预制桩为59.863.2 MPa，C40灌注桩为4550 MPa，满足混凝土强度的要求。掺CM型混凝土防腐剂的普通水泥混凝土，在不同介质中各龄期抗压强度和抗蚀性能，见表6混凝土试体在侵蚀溶液中浸泡的抗压强度与淡水中养护的强度，同龄期强度之比的抗蚀系数，掺CM型防腐剂的混凝土在二倍盐海水、5Na2SO4、酸性PH 4-4.5介质中侵蚀28天和l80天的抗蚀系数均为1.0左右，而不掺的普通水泥混凝土抗蚀系数较差。 掺CM型混凝土防腐剂的水泥混凝土强度及抗蚀系数表6普通水泥(%)防腐剂掺量()砼配比水泥+防腐剂：砂：石：水坍落度(cm)抗压 (MPa)28天抗蚀系数180天抗蚀系数3天7天28天二倍盐海水5 Na2SO4PH4-4.5二倍盐海水5Na2SO4PH 4-4.510001：1.7：3.2：0.465.513.823.733.30.890.880.910.870.780.8788121：1.7：3.2：0.444.815.126.846.61.051.081.031.091.011.0388121：1.7：3.2：0.426.315.424.640.31.071.061.071.101.051.0788121：1.7：3.2：0.426.013.323.537.91.031.041.021.010.991.003.3 混凝土特性掺CM型防腐剂的普通水泥混凝土特性见表7掺CM型防腐剂的混凝土钢筋粘结力提高28，抗渗性能大幅度提高，钢筋无锈蚀，弹性模量与对比试验结果相当。 掺CM型混凝土防腐剂的水泥混凝土特性 表7砼配比水泥+防腐剂：砂：石：水防腐剂掺量()钢筋粘结力 (MPa)抗 渗钢筋锈蚀弹模104(MPa)水压 (kg/cm2)平均高度(cm)标号砼砂浆1：1.71：3.31：0.55154.1408.940无无1：1.71：3.31：0.5503.21510.015无斑点1：1.68：2.97：0.5110-4012.0403.071：1.82：2.83：0.520-2513.5253.53注：砂浆，钢筋锈蚀试验为4cm4cm16cm水泥胶砂(1：2)、钢筋4mm限制试体，在二倍盐海水中浸泡三年的锈蚀情况。混凝土钢筋粘结力、抗渗，混凝土钢筋锈蚀、弹模均为28天结果。3.4 混凝土抗冻性能不掺与掺CM型防腐剂的普通水泥混凝土抗冻融对比试验见表8冻融循环M50、M100、M150，冻结温度-1520，掺10CM型防腐剂，20CM型防腐剂的混凝土。当掺20CM型防腐剂的混凝土，冻融50次时强度仍然有所增长，不掺的混凝土强度损失为5.6，试体重量损失均为零。掺10CM型防腐剂的混凝土冻融100次时强度损失5.0，重量损失为零，冻融150次时强度损失9.5，重量损失的零。 掺CM型防腐剂的普通水泥混凝土的抗冻融性能 表8混凝土配比水泥+防腐剂：砂：石：水防腐剂掺量()冻融次数对比试体 抗压强度(MPa)冻融后试体抗压强度(MPa)冻融后试体强度损失率()试体重量损失率()1:1.68:2.98:0.45205055.856.0-0.401:1.68:2.98:0.4505057.053.8+5.601:1.84:2.83:0.521010048.245.8+5.001:1.84:2.83:0.521015049.444.7+9.503.5 混凝土耐久性掺入CM型混凝土防腐剂，在与水泥水化硬化时生成耐久性物质的同时，明显地提高密实性，抵抗Cl1-渗透，提高抗Cl1-渗透能力等级，降低混凝土氯离子的扩散系数。按C1202-97关于混凝土氯离子渗透性的电导检验方法检验，掺10%CM型混凝土防腐剂的C50防腐蚀混凝土其检验结果电通量在淡水中养护56天为712库仑(c)，在二倍盐海水中养护56天为654c。28天氯离子扩散系数(DNEL)0.5910-12 m2/s。图16随着CM型混凝土防腐剂的掺量增加混凝土的电通量成倍降低，抵抗氯离子等的渗透性，电通量等级大幅度提高，耐久性指标成倍提高。电 通 量 （c）图14 混凝土中CM型防腐剂的掺量与电通量电通量是混凝土耐久性的重要指标，掺CM型混凝土防腐剂使混凝土达到耐久性100年的指标要求。根据这一测试结果，掺CM型混凝土防腐剂的混凝土能抵抗外界有害物质的渗入，提高建筑物的使用年限。4 应用情况钧牌CM型混凝土防腐剂已在氯盐硫酸盐型、氯盐型、硫酸盐型、盐碱土、化学工业、泛酸类、海水、污水等工程中使用，部分使用情况见表9CM型混凝土防腐剂早期在防腐蚀混凝土现浇混凝土和桩基混凝土工程中使用已达15年以上，经受了时间和环境侵蚀的验证，防腐蚀效果很好。 CM型混凝土防腐剂在现浇混凝土和桩基混凝土工程中使用的部分情况 表7工程采用CM型混凝土防腐剂的混凝土主要化学物质 mg/L侵蚀类型腐蚀等级工业酸Mg2+Cl-SO42-混凝土结构混凝土中钢筋SXT