混凝土结构的腐蚀机理及防腐措施

1、-355 -建筑工程混凝土结构的腐蚀机理及防腐措施钱宇(广西建筑工程质量检测中心,广西南宁530000所谓腐蚀,是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化。混凝土作为主要建筑材料,工业、民用、运输和其他建筑物、构筑物的建造中起了很大作用。用混凝土和钢筋混凝土建造的建筑物和构筑物中的很大一部分,在使用期间常常受到腐蚀介质的侵蚀。如果建筑物在建造时对结构材料不采取或不实施防腐措施,则腐蚀性介质就可能损坏建筑结构,甚至使其丧失使用价值。为了通过提高建筑结构在各种腐蚀性介质中的抗腐蚀性和耐久性,消除建筑结构局部的修复工作,以减少建筑中腐蚀给国民经济带来的损失,必须对在各种腐蚀性介质作用下混凝

2、土的损坏及钢筋腐蚀过程的实质、钢筋混凝土结构的工作特性和受力状以及可以提供的防腐方法及其特性等,进行深入的研究。1影响混凝土结构的腐蚀性介质为了确定建筑物不同部位的防护措施,将腐蚀性介质按其形态并结合不同的作用部位分为5种:气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土。各种介质对不同材料的腐蚀程度,可按介质类别、环境相对湿度和作用条件等因素分为强腐蚀性、中等腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性共四个等级。(1气态介质包括腐蚀性气体和以液体为分散相的气溶胶(酸雾、碱雾等,其作用的部位主要是室内外上部建筑结构的构配件。(2腐蚀性水系指在工业生产过程中受到各种介质污染的工业水(生产水和废水或地下水,介质在

3、腐蚀性水中的含量较低。腐蚀性水作用的部位主要是地基、基础、污水池、地面和墙面等。(3酸碱盐溶液:含有不同浓度介质的酸碱盐液体(包括完全潮解或溶解的腐蚀性固体,其作用的部位主要是地面、水沟、墙面、设备基础的地上部位、储槽和污水池等。(4固态介质包括腐蚀性碱、盐的颗粒、粉尘和以固体为分散相的气溶胶,主要作用于地面、墙面和有上部建筑结构的构配件。(5污染土系指建筑场地由于生产或自然环境等综合因素造成地基土的污染,主要作用于地下水部位的地下混凝土构筑物。2混凝土腐蚀机理与混凝土相接触的周围介质,如空气、水和土壤中含有不同浓度的酸、盐、碱类侵蚀性物质时,当其进入混凝土内部,与之相关成分发生物理化学反应后

4、,混凝土遭受腐蚀,逐渐发生绽裂剥落,进而引起钢筋腐蚀导致结构失效。混凝土腐蚀的原因和机理随侵蚀介质和环境条件而异,一般分为两类:(1溶蚀性腐蚀。水泥的水化生成物中,Ca (OH 2最容易被渗入的水溶解,又促使水化硅酸钙等多碱性化合物发生水解,随后破坏低碱性水化产物(CaO 、SiO 2等,最终完全破坏水泥石结构,某些酸盐溶液渗入混凝土,生成无凝胶型的松软物质,易被水溶蚀。水泥石的溶蚀程度随渗流速度增大而增大,溶蚀后胶结能力减弱,混凝土材料的整体性被破。(2结晶膨胀性腐蚀。含有硫酸盐的水渗入混凝土中,与水泥水化产物Ca (OH 2的化学作用生成石膏(CaSO 4·2H 2O 以溶液形式

5、存在,石膏再和水化物铝硫酸盐起作用,形成多个结晶水的水化铝硫酸钙,体积膨胀,导致混凝土开裂破坏。3混凝土抗腐蚀性的影响因素混凝土是一种多孔结构,在存在内外压力差的情况下,必然存在液体或气体从高压处向低压处渗透的现象,这种现象称为混凝土的渗透性。混凝土的抗渗性和混凝土的抗碳化能力对抵抗外界有害物质的耐腐蚀性及抗冻融性都有着密切的关系。一般来说,抗渗性、抗碳化能力好的混凝土耐腐蚀也就好。通常情况下,威胁混凝土结构和耐久性的最主要形式是氯化物渗入结构内部导致的钢筋腐蚀,通过对配合比进行优化,减小水灰比降低用水量,提高混凝土自身的密实度,切断带有侵蚀性的物质进入混凝土内部的通道,降低渗透性,都将显著改

6、善混凝土抗腐蚀性。4提高混凝土抗腐蚀性能的措施4.1混凝土原材料的选择(1水泥。水泥是水泥砂浆和混凝土的胶结材料。水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结、硬化而形成。水泥石一旦遭受腐蚀,水泥砂浆和混凝土的性能将不复存在。由于各种水泥的矿物质组份不同,因而它们对各种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异。正确选用水泥品种,对保证工程的耐久性与节约投资有重要意义。(2粗、细集料。发生碱集料反应的必要条件是碱、活性集料和水。粗、细集料的耐蚀性和表面性能对混凝土的耐蚀性能具有很大影响。集料与水泥石接触的界面状态对混凝土的耐蚀性有一定影响。混凝土中所采用粗细集料,应保证致密,同时控制材料的吸水率以及其它杂

7、质的含量,确保材质状况。我国幅员辽阔,集料种类千差万别,在不少地域均发现过活性集料。这些活性集料共分两类,一类为碱硅酸反应(ASR ,一类为碱碳酸盐反应(ACR 。施工中要严格加强对活性集料的控制。(3拌合及养护用水。混凝土拌合及养护用水,应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况,防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物,除了对水泥石有腐蚀作用外,对钢筋的腐蚀也有影响,因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。4.2优化配合比在试验室出具的配合比的基础上,对配合比进行优化,在保证混凝土满足强度和泵送施

8、工要求下减小水灰比,使拌合用水最少,并通过掺入膨胀剂、粉煤灰、高炉矿渣、微硅粉等多种掺料,来提高混凝土性能,如高密实度、低渗透性以及抵抗腐蚀的能力。4.3外加剂在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防腐阻锈剂。防腐阻锈剂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材料、磨细材料及减水剂四种材料复合而成。该外加剂主要的化学成分为SiO 2和Al 2O 3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、水化硅酸钙凝胶和氢氧化铝凝胶,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(CaSO 4·2H 2O 结晶。

9、再者水泥石中的钙矾石是在水泥水化硬化过程中形成的,不会引起水泥石体积的破坏。在MgSO 3溶液中,既有Mg 2+和SO 42-离子存在,Mg 2+就不易和氧化铝凝胶反应,阻碍了Mg 2+腐蚀。4.4加强混凝土养护为了进一步减小混凝土的水灰比,还应在混凝土中掺入高效减水剂。同时还加强了混凝土养护,避免产生混凝土收缩裂缝使含硫酸盐水渗入混凝土体中。同时要求具有侵蚀性的环境水,不得用作混凝土的拌和水和养护水,所有的拌合水样都经过检测才允许使用。混凝土养护时间不得少于21d ,从而达到提高混凝土耐硫酸盐侵蚀能力的目的。结束语通过对混凝土硫酸盐对混凝土侵蚀机理分析,找到了混凝土受侵蚀破坏的根本原因,阻锈成分的引入能阻止或延缓钢筋的锈蚀,将明显提高混凝土的抗腐蚀性能。通过增加混凝土的密实度,减少腐蚀性液体的流通通道,降低混凝土的渗透性,将显著改善混凝土抗腐蚀性。通过提高混凝土的耐腐蚀性,改善混凝土的耐久性,显著增加建筑物的使用年限。摘要:腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。为深入了解混凝土结构的腐蚀,从影响混凝土结构的腐蚀性介质,混凝土结构的腐蚀机理,混凝土结构的腐蚀预防措施,