海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍

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混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究一、前言混凝土是一种经济、耐久的建筑材料,但在海洋环境中,混凝土的耐久性会受到很大的影响,尤其是在海水中。

海水中含有大量的盐分和离子,这些物质会对混凝土的性能和寿命产生不利的影响。

因此,研究混凝土材料在海洋环境中的耐久性,对于保障海洋工程的安全和可靠性具有重要的意义。

二、混凝土在海洋环境中的耐久性影响因素1.海水中的盐分和离子海水中含有大量的氯离子、硫酸根离子、镁离子等,这些物质会渗透到混凝土内部,与混凝土中的水泥石产生反应,导致混凝土的膨胀和龟裂,进而影响混凝土的强度和耐久性。

2.海水中的微生物海水中存在大量的微生物,这些微生物会侵蚀混凝土表面,导致混凝土的表面产生裂纹和腐蚀,进而影响混凝土的耐久性。

3.海水中的波浪和风浪海水中的波浪和风浪会对混凝土结构产生冲击和摩擦,导致混凝土的表面磨损和腐蚀,进而影响混凝土的强度和耐久性。

三、混凝土在海洋环境中的耐久性研究现状1.混凝土材料的研究目前,研究人员对混凝土材料的抗盐性、抗硫酸盐侵蚀性、抗海水侵蚀性等进行了大量的研究。

研究表明,添加适量的硅酸盐、硅烷等添加剂可以提高混凝土的耐久性,减少混凝土的开裂和龟裂。

2.混凝土表面防护层的研究为了保护混凝土表面不受海水侵蚀,研究人员提出了多种混凝土表面防护层,如聚氨酯防水涂料、环氧树脂涂层、耐腐蚀涂料等。

这些防护层可以有效地防止混凝土表面受到海水侵蚀,延长混凝土的使用寿命。

3.混凝土结构设计的研究在混凝土结构设计中,研究人员提出了多种抗震和抗风的设计方法,如加强混凝土结构的连接、增加混凝土结构的刚度等。

这些方法可以有效地减少混凝土结构在海洋环境中受到的损伤,提高混凝土结构的耐久性。

四、混凝土在海洋环境中的耐久性改善措施1.选用抗盐、抗硫酸盐侵蚀、抗海水侵蚀的混凝土材料。

2.采用混凝土表面防护层,如聚氨酯防水涂料、环氧树脂涂层、耐腐蚀涂料等。

3.加强混凝土结构设计,采用抗震和抗风的设计方法,如加强混凝土结构的连接、增加混凝土结构的刚度等。

海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀以及防腐技术

海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀以及防腐技术

海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀以及防腐技术摘要:在海洋环境下,钢筋混凝土结构腐蚀现象较多,钢筋腐蚀会造成海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀破坏,其中影响钢筋腐蚀最重要因素是氯离子、氧及湿气,使用传统局部修补术效果并不好,需采用各种新型防腐技术改善钢筋混凝土的结构与性能。

本文将首先分析下海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀,钢筋混凝土腐蚀机理,最后结合实际情况提出海洋环境下钢筋混凝土防腐蚀技术。

关键词:海洋环境;钢筋混凝土;腐蚀;防腐技术钢筋混凝土结构耐久性是很多研究者关注的焦点与重点问题,我国很多海港码头混凝土结构使用寿命常常不超过10年就出现顺筋锈胀开裂及剥落等等,海港码头工程质量深受影响。

在海洋环境下,腐蚀钢筋混凝土结构的主要原因是氯盐外侵,造成钢筋混凝土结构性能降低,壁内陆腐蚀现象更严重。

一、海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀钢筋周围混凝土在正常情况是高碱性的,并且钢筋表面会有一层致密钝化膜,其对钢筋有很强的保护能力,防止钢筋受腐蚀。

海洋环境下的钢筋混凝土,会受到来自海水中极强穿透能力氯离子影响,这些氯离子透过混凝土毛细孔到钢筋表面,钢筋周围混凝土液相中氯离子含量处于临界值时就会局部破坏钢筋钝化膜。

只要具备钢筋腐蚀需要的水氧等必要条件,就可能造成严重钢筋腐蚀[1]。

钢筋被腐蚀后会降低混凝土结构性能,促使其性能劣化如损伤钢筋断面、断裂钢筋应力腐蚀等等。

在海洋环境中,钢筋混凝土结构一般处于两种环境:直接暴露环境、间接暴露环境,其中前者是指将部分或全部浸泡在海水中的钢筋混凝土结构,间接暴露主要是沿海岸线构造的不与海水接触的钢筋混凝土结构。

当钢筋混凝土结构处在直接暴露环境且部分浸泡在海水中时,可以依据腐蚀程度分区:水下区、水位变化区、浪溅区与大气区。

浪溅区腐蚀最严重,这是海浪溅湿了处于高潮时的结构物,结构物在低潮时会蒸发水分,混凝土表层空隙液的氯离子浓度由此增高,并持续扩散到混凝土内,钢筋周围空隙液氯离子浓度由此增大,一直到达破坏钢筋钝化膜的临界浓度值[2]。

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究一、引言随着海洋经济的快速发展,海洋建筑在我国的经济建设中扮演着越来越重要的角色。

而混凝土作为海洋建筑的主要材料,其耐久性问题越来越受到关注。

本文旨在研究混凝土材料在海洋环境中的耐久性,以期为海洋建筑的设计和施工提供参考。

二、海洋环境对混凝土耐久性的影响1. 盐雾环境海洋环境中的盐雾是混凝土耐久性的主要影响因素之一。

盐雾中的氯离子会通过混凝土表面的孔隙进入混凝土内部,导致混凝土钢筋腐蚀、混凝土表面剥落等问题。

因此,在海洋环境中使用的混凝土必须具有较好的防盐雾性能。

2. 海水侵蚀海水中的氯离子、硫酸根离子等会对混凝土的结构造成破坏。

其中,氯离子进入混凝土内部后与钢筋发生反应,使钢筋腐蚀,从而导致混凝土破坏。

因此,海洋环境下的混凝土必须具有良好的耐水性能。

3. 海洋温度变化海洋温度的变化会导致混凝土材料的膨胀和收缩,从而导致混凝土的开裂、剥落等问题。

因此,在海洋环境中使用的混凝土材料必须具有较好的热稳定性。

4. 海洋生物侵蚀海洋生物的侵蚀会对海洋建筑中的混凝土材料造成破坏。

例如,海藻、贝类等生物会附着在混凝土表面,从而导致混凝土表面的破坏。

因此,在海洋环境中使用的混凝土材料必须具有较好的抗生物侵蚀性能。

三、提高混凝土材料在海洋环境中的耐久性的方法1. 选用高性能混凝土材料高性能混凝土材料具有较好的密实性和耐久性,能够有效地抵御海洋环境的侵蚀。

例如,高性能混凝土材料中通常添加氯化物离子阻碍剂等添加剂,可以有效地提高混凝土的抗盐雾性能。

2. 采用防护措施在海洋环境中使用的混凝土建筑可以采用防护措施来提高其耐久性。

例如,可以在混凝土表面涂覆一层防水涂料来提高混凝土的耐水性能;可以在混凝土表面喷涂一层防腐涂料来提高混凝土的抗盐雾性能等。

3. 加强养护混凝土材料在海洋环境中的养护十分关键。

在混凝土施工后,应该加强对混凝土的养护,保持混凝土表面的湿润状态,避免混凝土表面的龟裂、开裂等问题。

海洋环境下混凝土结构耐久性研究共3篇

海洋环境下混凝土结构耐久性研究共3篇

海洋环境下混凝土结构耐久性研究共3篇海洋环境下混凝土结构耐久性研究1海洋环境下混凝土结构耐久性研究混凝土结构在海洋环境中的使用受到海洋环境因素的影响,如盐雾腐蚀、潮汐、海水侵蚀等,这些环境因素会对混凝土结构的耐久性造成严重的影响。

因此,在混凝土结构的设计、制造和维护过程中,需要充分考虑海洋环境因素的影响,以提高混凝土结构在海洋环境下的耐久性。

盐雾腐蚀是海洋环境中最常见的混凝土结构腐蚀问题之一。

盐雾腐蚀的原因是海水中的氯离子会渗透到混凝土中,与其内部的钢筋发生化学反应,从而引起混凝土结构的水化反应和锈蚀。

为了减少盐雾腐蚀带来的影响,可以采用以下措施: 1)采用高强度、高耐久性的混凝土材料;2)在混凝土中添加氯离子抑制剂;3)通过镀锌等表面处理方式来保护钢筋,以减少盐雾腐蚀的影响。

潮汐是另一个影响混凝土结构耐久性的海洋环境因素。

潮汐的循环变化会导致混凝土结构的膨胀和收缩,从而引起裂缝的产生。

为减少潮汐对混凝土结构的破坏,需要采用以下措施:1)采用高强度、高韧性的混凝土材料;2)增强混凝土结构的抗震和抗裂性能;3)合理设计混凝土结构以适应潮汐的变化。

海水侵蚀是另一个造成混凝土结构耐久性问题的因素。

海水中的钠离子易被吸附到混凝土表面,与其内部的混凝土结构发生化学反应,从而引起混凝土结构的腐蚀和破坏。

为了减少海水侵蚀对混凝土结构的影响,可以采用以下措施:1)对于受到海水影响比较严重的部位,可以采用海洋环境专用的混凝土材料;2)进行有效的防水处理,使海水难以渗透到混凝土结构内部; 3)合理的构建混凝土结构以减少其在海洋环境中的暴露面积。

综合来看,在海洋环境中使用混凝土结构需要充分考虑其中的环境因素,采用高耐久性、高韧性的混凝土材料、有效的防腐防蚀措施、合理的构建混凝土结构等措施,以提高混凝土结构在海洋环境中的耐久性。

海洋环境下混凝土结构耐久性研究2混凝土结构在海洋环境下使用需要考虑到其耐久性。

海洋环境下混凝土结构所面临的主要问题是腐蚀和侵蚀。

海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究

海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究

海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究一、研究背景随着海洋工程的不断发展,海洋环境下混凝土结构防腐技术已成为研究的热点。

海洋环境对混凝土结构的腐蚀具有很大的影响,长期的海洋环境会导致混凝土结构的损坏和破坏,对海洋工程的安全和可靠性带来了巨大的隐患。

因此,如何有效地防止混凝土结构在海洋环境下的腐蚀问题,成为了海洋工程建设的重要课题。

二、混凝土结构在海洋环境下的腐蚀机理1.海水中的离子对混凝土的腐蚀海水中的氯离子和硫酸盐离子会对混凝土结构产生腐蚀作用,氯离子具有强烈的渗透性,可以穿透混凝土表面,进入混凝土内部,与钢筋接触,从而导致钢筋锈蚀。

硫酸盐离子则会引起混凝土内部的酸性环境,导致混凝土的侵蚀和脆化。

2.海洋环境下的生物腐蚀海洋环境下的生物腐蚀对混凝土结构也会产生很大的影响,海洋中的微生物和海洋生物会分解混凝土中的有机物质,从而引起混凝土的腐蚀和破坏。

三、海洋环境下混凝土结构的防腐技术1.混凝土结构表面的防腐处理混凝土结构表面的防腐处理是防止海水中的离子渗透进入混凝土结构内部的关键。

可以采用喷涂防腐涂料、涂刷防腐漆等方式对混凝土结构表面进行防护。

此外,还可以采用各种化学药品对混凝土结构表面进行处理,提高混凝土结构的抗腐蚀性能。

2.钢筋的防腐处理钢筋是混凝土结构中最容易受到腐蚀影响的部分,因此钢筋的防腐处理至关重要。

可以采用喷涂防腐涂料、涂刷防腐漆等方式对钢筋表面进行防护。

此外,还可以采用钢筋表面镀锌、镀铬等方式提高钢筋的抗腐蚀性能。

3.混凝土内部的防腐处理混凝土内部的防腐处理主要是采用化学防腐剂和缩微混凝土等方式对混凝土进行处理,提高混凝土的抗腐蚀性能。

4.其他防腐技术除上述防腐技术外,还可以采用防腐合金、防腐塑料等材料对混凝土结构进行防护。

四、海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究进展1.防腐涂料的研究目前,防腐涂料是海洋环境下混凝土结构防腐的主要手段之一。

近年来,国内外研究人员对防腐涂料进行了大量的研究,开发出了一系列性能优良的防腐涂料,如环氧涂料、聚氨酯涂料等。

海洋环境下混凝土防腐技术应用探讨

海洋环境下混凝土防腐技术应用探讨

海洋环境下混凝土防腐技术应用探讨随着海洋工程的不断发展,混凝土结构在海洋环境下的使用越来越普遍。

然而,海洋环境的盐腐蚀、水侵蚀和微生物侵蚀等因素会对混凝土结构造成严重的损害,进而影响其使用寿命和安全性能。

因此,如何保护海洋环境下的混凝土结构,防止其发生腐蚀和损伤,成为了海洋工程领域的热点问题。

本文将探讨海洋环境下混凝土防腐技术的应用。

一、海洋环境下混凝土防腐的必要性海洋环境对混凝土结构的侵蚀主要表现为以下几个方面:1、盐腐蚀海洋环境中的海盐水含有大量的氯离子,这些氯离子会渗入混凝土内部,与钢筋发生化学反应,形成氧化物,导致钢筋锈蚀,从而破坏混凝土结构的强度和耐久性能。

2、水侵蚀海洋环境下的海水对混凝土结构的水侵蚀也是非常严重的。

海水中含有大量的盐分和其他化学物质,这些物质渗入混凝土内部,导致混凝土的物理和化学性能发生变化,从而影响混凝土结构的使用寿命。

3、微生物侵蚀海洋环境中的微生物也会对混凝土结构造成危害。

微生物会通过吸附和胶合等作用附着在混凝土表面,形成生物膜,从而加速混凝土的侵蚀和破坏。

综上所述,海洋环境下混凝土结构的防腐非常必要,只有采取有效的措施,才能保证混凝土结构的安全性和使用寿命。

二、海洋环境下混凝土防腐技术1、防护层技术防护层技术是防止海洋环境下混凝土结构腐蚀的一种常用方法。

防护层可以防止海水渗入混凝土内部,减少氯离子的侵蚀,从而保护混凝土结构。

常用的防护层材料有聚合物、沥青、蜡等。

2、环氧涂料技术环氧涂料技术是一种常用的混凝土防腐技术。

环氧涂料可以形成一层坚固的保护层,防止海水渗入混凝土内部,减少氯离子的侵蚀。

同时,环氧涂料还可以增加混凝土的硬度和耐久性。

3、电化学防护技术电化学防护技术是一种有效的混凝土防腐技术。

该技术利用外加电流的方式,使钢筋表面形成一层保护膜,从而减少钢筋的腐蚀。

同时,电化学防护技术还可以改善混凝土的物理和化学性能,提高混凝土的耐久性。

4、纳米技术纳米技术是一种新兴的混凝土防腐技术。

海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术研究

海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术研究

海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术研究一、引言海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术是海洋工程中极为重要的一环。

海洋环境的高盐度、高湿度、高温度、强风浪、海水侵蚀等因素都会对混凝土结构造成严重的腐蚀和损害。

因此,如何保护海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术一直是海洋工程领域的研究热点之一。

二、海洋环境中混凝土结构腐蚀的原因1.海水的化学腐蚀作用:海水中含有大量的氯离子、硫酸根离子、氢氧化物等会对混凝土结构造成化学腐蚀。

2.海水的物理腐蚀作用:海水的波浪、潮汐、海流等物理作用会对混凝土结构造成物理腐蚀,如水波冲击、海水侵蚀等。

3.微生物腐蚀作用:海洋环境中存在大量的生物,如藻类、细菌、海藻等,它们会在混凝土结构表面生长繁殖,利用混凝土结构中的有机物质进行代谢,造成混凝土结构的微生物腐蚀。

三、海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术1.防水处理:海洋工程混凝土结构的表面需要进行防水处理,以减少水分的渗透。

2.防腐涂料:使用防腐涂料对混凝土结构进行涂装,以隔绝海水的直接接触,达到防腐蚀的目的。

3.电化学防腐蚀:通过电化学方法对混凝土结构进行防腐蚀处理,如电化学防腐技术、阴极保护技术等。

4.材料优化:选用高性能材料,如玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物等材料。

5.混凝土配方优化:进行混凝土配方的优化,选用抗海水侵蚀的添加剂,如硅酸盐水泥、高性能混凝土等。

四、海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术案例分析1.中国第一座海上风电场——上海东海大桥风电场的防腐蚀技术上海东海大桥风电场是中国第一座海上风电场,该工程采用了玻璃纤维增强聚合物材料、电化学防腐蚀技术等多种防腐蚀技术,保证了风电场的长期稳定运行。

2.挪威海洋混凝土平台的防腐蚀技术挪威海洋混凝土平台采用了碳纤维增强聚合物材料、混凝土配方优化等多种防腐蚀技术,有效地延长了平台的使用寿命。

五、结论海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术是保障海洋工程长期稳定运行的关键技术之一。

在实际工程中,需要根据具体的海洋环境特点,综合运用多种防腐蚀技术,以达到最佳的防腐蚀效果。

混凝土在海洋环境下的应用探究

混凝土在海洋环境下的应用探究

混凝土在海洋环境下的应用探究混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施建设的材料,但在海洋环境下的使用却面临着一些挑战。

本文将探究混凝土在海洋环境下的应用,并介绍一些解决方案以及优化材料的方法。

一、海洋环境对混凝土的影响混凝土在海洋环境下面临着多种影响,其中最主要的是海水的侵蚀和氯离子的渗透。

海水中的氯离子会渗透到混凝土中,与钢筋发生反应,导致钢筋锈蚀,从而破坏混凝土的强度和耐久性。

此外,海洋环境还会对混凝土的物理性能造成影响。

海水中的盐分会导致混凝土膨胀和收缩,从而使其变形,影响其结构的稳定性和耐久性。

海水中的浪涌和潮汐也会对混凝土结构造成冲击和振动,导致其疲劳和损坏。

二、混凝土在海洋环境下的应用1. 海岸防护海岸防护是混凝土在海洋环境下的主要应用之一。

混凝土防波堤、海堤和海岸护坡等结构可以有效地抵御海浪的冲击和侵蚀,保护海岸线的稳定。

2. 海洋建筑混凝土在海洋建筑中的应用也十分广泛。

例如,混凝土平台、码头、船坞、海上风电塔等结构可以为海洋工业和交通提供支持和保护。

3. 海洋资源开发混凝土在海洋资源开发中也有重要的应用。

例如,混凝土海底油井、海底管道和海底隧道等结构可以为海洋资源的开发和利用提供支持和保护。

三、优化混凝土材料的方法为了在海洋环境下提高混凝土结构的耐久性和稳定性,需要进行一系列的材料优化措施。

1. 添加防护剂添加防护剂可以有效地防止海水中的氯离子渗透到混凝土中,从而减少钢筋锈蚀的风险。

防护剂还可以减少混凝土膨胀和收缩,提高其耐久性。

2. 使用高性能混凝土高性能混凝土具有更高的强度和耐久性,可以更好地抵御海水的侵蚀和氯离子的渗透。

使用高性能混凝土可以延长混凝土结构的使用寿命,并减少维护成本。

3. 添加纤维增强剂添加纤维增强剂可以提高混凝土的韧性和抗裂性,从而增强其抵御海浪冲击和振动的能力。

4. 优化设计优化混凝土结构的设计,如合理设置混凝土厚度、采用合适的钢筋布置等,可以减少混凝土结构的变形和破坏,提高其稳定性和耐久性。

混凝土在海洋环境下的耐久性原理

混凝土在海洋环境下的耐久性原理

混凝土在海洋环境下的耐久性原理一、前言混凝土是一种重要的建筑材料,其在海洋环境下的使用非常广泛。

然而,海洋环境具有高盐度、高湿度、高氯离子浓度等特殊环境因素,这些因素会对混凝土的性能和耐久性产生很大影响。

因此,研究混凝土在海洋环境下的耐久性原理具有重要的意义。

二、混凝土在海洋环境下的特殊环境因素1.高盐度海洋水中盐度通常在3.5%左右,是普通淡水的7倍左右。

高盐度会对混凝土产生腐蚀作用,加速混凝土的老化和破坏。

2.高湿度海洋环境中空气湿度较高,通常在80%以上。

高湿度会使混凝土中的水分含量增加,导致混凝土中的化学反应加速,从而影响混凝土的性能和耐久性。

3.高氯离子浓度海洋环境中氯离子浓度较高,通常在0.03%~0.05%左右。

氯离子是混凝土中的主要腐蚀物质之一,可以加速混凝土的腐蚀和老化。

三、混凝土在海洋环境下的耐久性机理1.混凝土中氯离子的扩散混凝土中的氯离子可以通过扩散作用进入混凝土内部,从而加速混凝土的老化和破坏。

氯离子的扩散是由于混凝土中的孔隙结构,孔隙结构越大、越多,氯离子的扩散速度越快。

2.混凝土中钙化作用的影响混凝土中的钙化作用是指混凝土中钙离子和水分反应生成氢氧化钙的过程。

钙化作用有助于填充混凝土中的孔隙结构,从而减缓氯离子的扩散速度,提高混凝土的抗渗透性和耐久性。

3.混凝土中的氧化还原反应混凝土中的氧化还原反应是指混凝土中的铁离子和氧化物质之间的反应,产生的产物会对混凝土的性能和耐久性产生影响。

例如,铁离子和氧化物质反应生成的铁氧化物可以填充混凝土中的孔隙结构,提高混凝土的抗渗透性和耐久性。

4.混凝土中的碳化作用混凝土中的碳化作用是指混凝土中的碳酸盐和钙离子反应,生成氢氧化钙和二氧化碳的过程。

碳化作用会降低混凝土中的pH值,从而加速混凝土的腐蚀和老化。

5.混凝土中的晶体生长作用混凝土中的晶体生长作用是指混凝土中的硅酸盐和钙离子反应,生成硬质晶体的过程。

硬质晶体可以填充混凝土中的孔隙结构,提高混凝土的抗渗透性和耐久性。

海洋工程混凝土防腐蚀技术规范

海洋工程混凝土防腐蚀技术规范

海洋工程混凝土防腐蚀技术规范一、前言海洋工程混凝土防腐蚀技术是作为海洋工程建设的重要一环,其质量直接影响到海洋工程的安全运行和寿命。

本文将从海洋环境特点、混凝土防腐蚀机理、防腐蚀技术规范等方面详细介绍海洋工程混凝土防腐蚀技术规范。

二、海洋环境特点海洋环境的特点主要包括以下几个方面:1. 具有高盐度:海洋水中盐度高达3.5%以上,对混凝土的耐久性有较大影响。

2. 具有高湿度:海洋环境中的空气湿度大,对混凝土的干燥速度和干缩变形等有较大影响。

3. 具有高氯离子含量:海洋环境中氯离子含量高,会对混凝土的钢筋腐蚀造成影响。

4. 具有海浪冲击:海洋环境中存在海浪冲击,会对混凝土的强度和耐久性造成影响。

三、混凝土防腐蚀机理混凝土防腐蚀的机理主要包括以下几个方面:1. 防止氯离子渗透:混凝土中的氯离子会影响钢筋的腐蚀,因此需要采取防止氯离子渗透的措施。

2. 防止海水的渗透:海水中含有大量的盐分,会对混凝土的结构造成影响,因此需要采取防止海水渗透的措施。

3. 提高混凝土的密实性:密实的混凝土可以有效地防止海水的渗透和氯离子的侵蚀。

4. 采用防腐蚀材料:在混凝土表面采用防腐蚀材料可以有效地提高混凝土的防腐蚀能力。

四、防腐蚀技术规范1. 混凝土配合比设计混凝土配合比设计是混凝土防腐蚀技术的基础,需要根据海洋环境特点和混凝土使用要求进行配合比设计。

在配合比设计中应该注重控制氯离子含量和提高混凝土的密实性。

2. 混凝土对氯离子的渗透性试验混凝土对氯离子的渗透性试验是评价混凝土的防腐蚀能力的重要指标之一。

通过该试验可以评估混凝土的氯离子渗透性,为混凝土配合比设计提供依据。

3. 防腐蚀材料选择防腐蚀材料的选择应该根据混凝土的使用环境和需求进行选择。

在海洋工程中,常用的防腐蚀材料有环氧涂料、聚氨酯涂料等。

4. 混凝土表面防腐蚀处理混凝土表面防腐蚀处理主要包括刷涂、喷涂、滚涂等方式。

在进行表面防腐蚀处理时,需要注意涂料的厚度和涂装质量。

海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理与工程对策

海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理与工程对策

海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理与工程对策摘要:钢筋混凝土在海洋环境中容易受到腐蚀的影响,这会导致结构的损坏甚至倒塌。

本文将探讨海洋环境下钢筋混凝土腐蚀的机理,并提出相应的工程对策。

1. 引言海洋环境的高盐度、高湿度和强腐蚀性介质使得钢筋混凝土结构容易受到腐蚀的侵蚀。

钢筋混凝土腐蚀不仅影响结构的力学性能,还可能引发安全隐患。

因此,研究海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理,并采取相应的工程对策,对于保障结构的安全运行具有重要意义。

2. 海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理2.1 高盐度环境海水中含有丰富的盐分,其中以氯离子为主要成分。

当海水渗入混凝土内部时,氯离子会与钢筋表面的氧化物发生反应,形成可溶性氯化物。

氯化物进一步渗入混凝土内部,与钢筋发生电化学反应,形成氧化铁和氯化铁,导致钢筋的腐蚀。

2.2 高湿度环境海洋环境中空气湿度较高,使得混凝土表面的水分无法及时蒸发。

水分在混凝土内部积聚,形成海洋环境下的特殊湿度环境。

湿度环境会降低混凝土的抗渗性能,进一步促进钢筋腐蚀。

2.3 强腐蚀性介质海洋中存在大量的腐蚀性介质,如酸性物质、微生物和海水中的硫化物等。

这些介质会加速钢筋混凝土腐蚀的过程,增加结构受损的风险。

3. 海洋环境下钢筋混凝土腐蚀的工程对策3.1 使用抗腐蚀材料为了减缓钢筋混凝土的腐蚀速度,可以在混凝土配制中添加抗腐蚀材料。

常用的抗腐蚀材料包括氯离子抑制剂、氧化物掺合剂和缓蚀剂等。

这些材料可以降低混凝土中氯化物的渗透性,减少钢筋腐蚀的可能性。

3.2 加强防护措施在海洋环境下,钢筋混凝土结构需要加强防护措施,以延缓腐蚀的发生。

常用的防护方法包括涂层防护、阴极保护和防水层加固等。

涂层防护可以在结构表面形成一层保护层,防止氯化物渗透;阴极保护通过外加电流的方式,使钢筋处于保护状态,减少腐蚀反应;防水层加固可以增强结构的抗渗性能,降低水分对混凝土的侵蚀。

3.3 定期检测和维护海洋环境下的钢筋混凝土结构需要定期进行检测和维护。

海水中钢筋混凝土锈蚀破坏

海水中钢筋混凝土锈蚀破坏

海水中钢筋混凝土锈蚀破坏研究1海洋腐蚀环境海水中盐分总量大约在3%,且富含Cl—、Mg2+、SO42—,这些离子对混凝土结构有很强的腐蚀作用。

同一海工混凝土构筑物的不同部位,由于暴露条件的不同,造成的破坏程度也有轻重之分,如图1所示。

可见,由于浪溅区和潮差区处于干湿交替的环境中,供氧充分,海工混凝土腐蚀和钢筋锈蚀特别严重。

2腐蚀机理导致海水中混凝土腐蚀的因素主要分为5类,即钢筋锈蚀、冻害、化学腐蚀、结晶压力及海洋微生物作用等。

2.1 钢筋锈蚀Cl—是造成钢筋锈蚀的主要原因,而海洋环境又富含Cl—。

Housmen等人的试验研究结果表明,在混凝土的液相中,当浓度比值为Cl—/OH—>0.61时,钢筋开始锈蚀,并以此作为“临界值”。

水泥水化的高碱性使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜。

Cl—是极强的去钝化剂,Cl—吸附于局部钝化膜处,使该处的pH值迅速降低,从而破坏钢筋表面钝化膜。

铁基体作为阳极受到腐蚀,大面积钝化膜区域作为阴极。

由于是大阴极对应小阳极,腐蚀速度很快。

钢筋锈蚀体积膨胀,可超过原体积的6倍,是混凝土开裂的主要原因。

2.2 冻害在寒冷气候中,海水通常不会结冰,每日两次潮汐作用使得潮差区和浪溅区受到两次冻融循环。

混凝土的抗渗性是对抗冻性有很大影响的控制因素。

Mehta指出,混凝土破坏原因,按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。

可见冻害也是使混凝土破坏的重要因素。

【浪溅区是设计高水位加1.5m与设计高水位减去1m之间,潮差区即水位变动区是设计高水位减去1m与设计低水位减去1m之间。

】2.3 化学腐蚀海洋环境对混凝土的化学腐蚀因素很多,概括起来可分为:Cl—侵蚀、碳化作用、镁盐侵蚀、硫酸盐侵蚀及碱—骨料反应。

Cl—侵蚀前面已经介绍了,下面介绍后三种因素。

2.3.1 碳化作用混凝土的碳化过程是指工程所处环境中的二氧化碳气体,通过混凝土内部孔隙进入混凝土中,与混凝土中的Ca(OH)2发生化学反应,生成CaCO3和水的过程。

混凝土材料在海洋环境下的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境下的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境下的耐久性研究混凝土材料在海洋环境下的耐久性研究一、背景介绍混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于各种建筑结构中。

然而,在海洋环境下,混凝土材料的耐久性可能会受到很大挑战。

海洋环境中,混凝土材料会受到海水侵蚀、潮湿环境和氯离子的腐蚀等影响,导致混凝土结构的耐久性受到损害。

因此,研究混凝土材料在海洋环境下的耐久性,对保证海洋建筑结构的安全和稳定具有重要意义。

二、混凝土材料在海洋环境下的耐久性问题1. 海水侵蚀海水中含有大量的盐分,这些盐分会在混凝土表面形成结晶,进一步导致混凝土表面的腐蚀和龟裂。

海水的侵蚀会导致混凝土表面的颜色变浅,表面质地变得不平整,从而影响混凝土结构的外观和美观度。

2. 潮湿环境在海洋环境下,混凝土结构常常处于潮湿的环境中,这种潮湿环境会导致混凝土中的水分逐渐渗透到混凝土内部,从而导致混凝土内部的龟裂和腐蚀。

此外,潮湿环境还会导致混凝土中的氧气和二氧化碳逐渐渗入混凝土内部,从而加速混凝土的老化速度。

3. 氯离子的腐蚀海洋环境中的海水中含有大量的氯离子,这些氯离子会在混凝土表面形成结晶,进一步导致混凝土表面的腐蚀和龟裂。

氯离子的腐蚀会导致混凝土内部的钢筋锈蚀,从而影响混凝土结构的稳定性和安全性。

三、混凝土材料在海洋环境下的耐久性研究方法1. 实地观察法实地观察法是一种比较简单和直接的方法,可以通过在海洋环境下对混凝土结构进行实地观察和测试,来研究混凝土材料在海洋环境下的耐久性。

这种方法的优点是能够直接观察到混凝土结构的老化和腐蚀情况,但缺点是需要长时间的观察和测试,且测试结果的可靠性和准确性有待考证。

2. 室内试验法室内试验法是一种通过模拟海洋环境,在室内对混凝土材料进行试验和测试的方法。

这种方法的优点是能够控制实验条件,提高测试结果的可靠性和准确性,但缺点是无法完全模拟真实的海洋环境,测试结果的实际应用价值需要进一步验证。

3. 数值模拟法数值模拟法是一种通过计算机模拟混凝土材料在海洋环境下的耐久性的方法。

基于海洋环境下混凝土抗腐蚀的研究

基于海洋环境下混凝土抗腐蚀的研究
率达1 / 4 。
孔水溶液中是过饱和的, 微孔 中存在的C a ( O H ) 2 H  ̄ 溶人微孔水中的C a ( O H ) : 多, 因此 当碳 酸化反 应 开始 后 ,微孑 L 水 溶液 的 P H 值能在1 2~1 3的 正 常水 平 维持 Байду номын сангаас 段时间, 随 着 微孔 中C a ( O H ) 的 消耗 和 生 成 的 C a C O , 在 水 溶 液 中 的沉 淀 , 微 孔水 溶液 的P H 值 明显 降 低 。当P H = I 1 . 5 时, 钝化 膜不 再 稳定 , 当P H= 9~1 0 时, 钝化膜的作用完全被破坏, 钢筋处于脱钝状态 , 将造成钢筋的锈蚀 , 降低了钢

施工技术与应用
d 团圆
基于海 洋环 境下混凝 土抗腐蚀 的研 究
摘要 : 通过 对 非 洲沿海 地 区混 凝土 结 构建 筑 物和 构 筑物 现状 的长 期 考察 , 并依 据在 非 洲海 洋 气候 影响 下混 凝 土结 构 的设计 图纸 和 施 工方 法 , 竟而对 非 洲 沿海地 区的 混凝土 抗 腐 蚀进 行 专项 研 究 , 认真 分 析 混凝 土 的腐 蚀机 理 和 诸 多影 响 因 素, 结合 具 体工 程 的施 工措施, 得 出提 高 混凝 土抗 腐蚀 能 力 的有 效策 略 , 确 保 混凝 土结 构 的耐 久年 限 。
关键词 : 海洋环境, 混凝土, 抗腐蚀 , 耐久性, 有效策略

1 、 溶 蚀性 腐蚀


引言
混凝土最主要的成分是水泥 , 水泥 的水化生成物中, C a ( O 最容易被渗
入的水分溶解 , 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C a O、 S i O : 等, 最终完全破坏水泥石结构 , 某些酸盐溶液渗入混凝 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 的原 因 而提 前 失 效 , 达 不 到预 期 的 服役 年 限 , 尤 其是 沿 海 及 近海 地 区的 混凝 土 , 溶 蚀后 胶结 能 力减 弱 , 混 凝 土材 料 的整体 性 遭到 破坏 。 土结构 , 由于 海 洋环 境对 混 凝 土 的腐 蚀 , 导 致 钢 筋锈 蚀 而 使结 构 发 生 早期 损 加 而增 大 , 2 、 结 晶膨胀 性 腐蚀 坏, 已成 为 影 响建 筑 物 耐久 性 的 重要 因素 , 早 期 损坏 的结 构需 要 花 费 大 量 的 财 力进 行 维修 补 强 , 甚 至造 成停 工 停产 的巨大 经 济损 失 。 在 海洋 环 境 下 , 地 下水 位 高 且 含 有 大量 的 硫酸 盐 成 分 , 对混 凝 土 结 构起 到 很大 的腐蚀 作 用 , 尤 其 是 当含 有 硫 酸 盐成 分 的水 渗 入 混 凝 土 中 , 与 水 泥水 二、 海 洋环 境下 混凝 土 的现状 化产物C a ( O H ) 的化 学作 用 生 成 石 膏 ( C a S O 4 - 2 H : 0) 以溶 液 形 式 存在 , 石膏再 形成多个结 晶水的水化铝硫酸钙 , 体积膨胀 , 导致 钢筋混凝土结构具有坚固耐久和力学行为稳定等优点 , 但在海洋环境下 和水化物铝硫酸盐起作用 , 混凝土是一种应用及其广泛的建筑材料 , 是构成建筑物主体的重要组成

海洋环境下的混凝土防腐研究

海洋环境下的混凝土防腐研究

海洋环境下的混凝土防腐研究混凝土材料在建筑、基础设施建设和海洋工程等领域中被广泛应用,但在海洋环境下,由于海水中含有大量的氯离子和海盐等物质,海水侵蚀会引起混凝土结构的腐蚀和劣化。

因此,混凝土结构在海洋环境下的防腐研究具有重要的意义。

1. 海洋环境下混凝土结构的腐蚀机理混凝土结构在海洋环境中的腐蚀主要是由于海水中氯离子的渗透和聚集,使得混凝土表面形成了一层复杂的电化学反应环境。

在这种环境下,混凝土中的钢筋会发生钢筋锈蚀,同时混凝土本身的化学成分和微观结构也会受到影响。

当混凝土结构的防护层失效时,海水中的氯离子会渗透到混凝土中,导致钢筋的露出和钢筋锈蚀加速。

2. 海洋环境下混凝土防腐的方法为了保护混凝土结构的完整性和延长其使用寿命,需要对混凝土结构进行防腐处理。

常见的防腐方法包括:(1)使用氯盐抑制剂:加入氯盐抑制剂能够抑制混凝土中的氯离子的渗透和聚集,减缓混凝土结构的腐蚀速度。

(2)涂层防腐:涂上具有良好防腐性质的防护涂层,能够防止海水的渗透和钢筋的锈蚀。

(3)材料表面处理:通过对混凝土表面进行特殊处理,能够防止氯离子的渗透,同时提高混凝土结构的硬度和防腐性能。

(4)改良混凝土配合比:通过改良混凝土配合比,能够改善混凝土结构的抗渗透性和抗腐蚀性能,提高混凝土结构的使用寿命。

3. 海洋环境下混凝土防腐材料研究进展目前,海洋环境下混凝土防腐材料的研究进展主要集中在以下方面:(1)新型防腐材料的研发:随着科技的不断发展,新型防腐材料的研发越来越多,比如聚合物涂层、碳纳米管等亟待进一步研究与开发。

(2)新型填料的应用:FA、粉煤灰、硅藻土等新型填料在混凝土防腐中的应用逐渐广泛。

(3)复合防腐材料的研究:以涂层、涂料、纳米填料等多种材料为基础,构建复合防腐材料,提高混凝土结构的防腐性能。

(4)新型防腐材料的评价指标研究:因为新型防腐材料种类不断增多,因此需要研究出适用于不同材料的评价指标,便于快速、准确地判断综合性能。

海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍

海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍

海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍上海海事大学尹若元摘编2010-04-22 关键字:混凝土腐蚀海洋环境浏览量:113作为一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,混凝土是目前世界上使用最广泛的建筑材料之一,在工业、运输、民用等领域有着广泛的应用。

用混凝土建造的建筑物和构筑物在使用期间常常受到腐蚀介质的侵蚀,特别是在海洋环境中。

海洋环境是混凝土结构所处的最恶劣的外部环境之一。

海水中的化学成分能引起混凝土溶蚀破坏、碱-骨料反应,在寒冷地区可能出现冻融破坏,海浪及悬浮物对混凝土结构会造成机械磨损和冲击作用,海水或海风中的氯离子能引起钢筋腐蚀。

国内外大量调查表明:海洋恶劣环境下的混凝土构筑物经常过早损坏,寿命一般在20~30年,远达不到要求的服役寿命(一般要求服役寿命100年以上)。

损坏的构筑物需花大量财力进行维修补强,且造成停工停产,带来巨大经济损失。

因此,研究海洋环境下混凝土的腐蚀机理,提高海洋环境混凝土耐久性,保护内部钢筋免于腐蚀,建造低价格高性能的混凝土就显得尤为重要。

近年来,国内外的学者相继开展了一些针对混凝土材料化学腐蚀的研究,本文从试验研究和数值模拟两方面对当前受腐蚀混凝土的力学研究现状进行简要介绍。

一、试验研究蒋钰鹏[1]通过对酸性地下水环境中不同配比的混凝土强度进行分析,并和标准养护的未腐蚀材料对比,研究酸性环境对不同配比混凝土强度的影响规律,提出对存在酸性腐蚀条件的土质,基础混凝土工程应采取以下预防措施:(1)混凝土的密实度和抗渗性是防止腐蚀的关键,提高基础混凝土的设计强度,合理选用水泥型号,使用高标号水泥,并适当掺用高效减水剂(缓凝型除外),降低水灰比。

(2)加强混凝土施工中的现场管理,严格控制施工质量,确保混凝土按规程振捣,确保混凝土的密实度,表面必须抹光压实。

(3)施工前要制定混凝土养护方案,科学地进行养护。

(4)适当增加钢筋保护层的厚度,厚度应大于50 mm,并在施工中严格控制。

海水对混凝土的腐蚀原理

海水对混凝土的腐蚀原理

海水对混凝土的腐蚀原理海水对混凝土的腐蚀主要是通过海水中的氯离子侵蚀混凝土所引起的。

混凝土是一种复合材料,由水泥、砂、骨料和混凝土掺合物等组成。

它的主要特点是具有很好的抗压能力和耐久性。

然而,海水中的氯离子会与混凝土中的水泥中的水化产物-氢氧化钙(Ca(OH)2)反应生成可溶解的氯化钙(CaCl2)。

溶解的氯化钙会渗透到混凝土内部,与混凝土中的水化产物反应,形成氯化物等产物,从而对混凝土产生腐蚀作用。

首先,混凝土中的水泥基质中的氢氧化钙与海水中的氯离子发生反应生成氯离子的溶液,这会导致混凝土的碱性降低。

由于氯离子与氢氧化钙反应的溶液是可溶性的,它们会从混凝土表面渗透到混凝土内部。

这样,混凝土内部的环境变得酸性,进一步加速了混凝土的腐蚀过程。

其次,混凝土的骨料中可能存在着含有铁元素的石英和云母等矿物质。

当混凝土中的氯离子浓度达到一定程度时,它们会与含有铁元素的矿物质反应,形成可溶性的氯化铁(FeCl2),进一步加剧混凝土的腐蚀。

此外,海水中的潮汐和气候变化等也会对混凝土产生影响。

海水的侵蚀作用会使混凝土表面产生蜂窝状的侵蚀坑,并且在混凝土表面形成一层盐结晶。

这些盐结晶在干燥的气候条件下会膨胀,使混凝土出现开裂现象,加剧了混凝土的腐蚀。

此外,混凝土中可能存在的微裂缝也是海水腐蚀的易发点。

微裂缝的存在使得海水可以更容易地渗透到混凝土内部,并加速混凝土中的氯离子腐蚀反应。

另外,混凝土中的气孔和空隙也会使得海水更容易渗透,加速混凝土的腐蚀。

为了防止混凝土的腐蚀,可以采取以下措施。

首先,选择适当的水泥和掺合料。

水泥中包含的矿物质成分会影响混凝土的耐蚀性。

因此,选用具有较高抗氯离子渗透性和抗氯离子腐蚀性能的水泥,可以有效降低混凝土的腐蚀。

其次,适当控制混凝土的水胶比和氯离子含量,以减少混凝土表面的裂缝和孔隙,从而提高混凝土的耐久性。

另外,使用防水剂和涂抹防腐涂层等方法,也可以有效减少混凝土的腐蚀。

总之,海水中的氯离子主要通过与混凝土中的水泥反应引起混凝土的腐蚀。

混凝土结构防腐技术在海洋工程中的应用

混凝土结构防腐技术在海洋工程中的应用

混凝土结构防腐技术在海洋工程中的应用一、引言随着经济的发展和人们对环境的关注,海洋工程越来越受到重视。

由于海水中含有大量的盐分、氧化物和微生物等,海洋环境对于混凝土结构的腐蚀作用非常严重,导致混凝土结构的寿命缩短、安全性降低。

因此,如何保障海洋工程的安全运行,防止混凝土结构的腐蚀,成为了海洋工程建设的一个重要问题。

本文将介绍混凝土结构防腐技术在海洋工程中的应用。

二、混凝土结构的腐蚀机理混凝土结构的腐蚀主要是由海水中的氯离子侵蚀引起的。

氯离子能够穿透混凝土表面,进入混凝土内部,与混凝土内部的水泥石中的钙离子和水合硅酸钙反应,形成了氯化钙和氯化铁等化合物。

这些化合物会导致混凝土内部的钢筋锈蚀,进一步破坏混凝土结构的完整性。

三、混凝土结构防腐技术为了防止混凝土结构的腐蚀,可以采取以下几种防腐技术:1.防水层在混凝土结构表面涂刷或喷涂防水涂料,形成一层防水层,可以防止海水渗透混凝土结构内部,减缓混凝土结构的腐蚀速度。

2.阴极保护在混凝土结构中加入阴极保护系统,使混凝土结构成为阴极,钢筋成为阳极,从而防止钢筋的腐蚀。

3.复合材料将混凝土结构表面贴上复合材料,如玻璃纤维、碳纤维等,可以提高混凝土结构的耐腐蚀性能。

4.防腐涂层在混凝土结构表面涂刷防腐涂层,可以防止海水中的氯离子渗透混凝土结构内部,减缓混凝土结构的腐蚀速度。

四、混凝土结构防腐技术在海洋工程中的应用混凝土结构防腐技术在海洋工程中得到了广泛的应用。

以下将介绍几个具体的案例:1.港口码头港口码头是海洋工程中常见的混凝土结构,由于长期受到海水的侵蚀,容易出现腐蚀现象。

为了保障港口码头的安全运行,可以在港口码头表面涂刷防腐涂层,或者在港口码头内部加入阴极保护系统,从而延长港口码头的使用寿命。

2.海洋平台海洋平台是海洋工程中的重要设施,由于处于海洋环境中,容易受到海水的腐蚀。

为了保障海洋平台的安全运行,可以在海洋平台表面涂刷防腐涂层,或者在海洋平台内部加入阴极保护系统,从而延长海洋平台的使用寿命。

海工混凝土结构的腐蚀机理与防腐措施

海工混凝土结构的腐蚀机理与防腐措施

海工混凝土结构的腐蚀机理与防腐措施发布时间:2022-01-17T03:45:57.275Z 来源:《中国建设信息化》2021年10月第19期作者:蔡海信[导读] 由于受到海水以及潮湿自然环境的影响和干扰,海工混凝土结构时常会出现腐蚀性破坏问题蔡海信中交二公局东萌工程有限公司陕西省西安市 710000摘要:由于受到海水以及潮湿自然环境的影响和干扰,海工混凝土结构时常会出现腐蚀性破坏问题,在此过程当中海水当中的氯离子会侵蚀到混凝土钢筋表面,致使混凝土钢筋表面的钝化防护膜失去应有作用,在腐蚀过程当中会产生极为复杂的电化学腐蚀状况,而遭到腐蚀的海工混凝土结构都会失去原有的刚度和韧性,其使用寿命严重降低。

为了有效规避海水以及潮湿空气对海工混凝土结构带来的腐蚀作用,本文全面探究了海工混凝土结构的腐蚀机理,并提出了几项合理有效的防腐措施,以期为广大海工混凝土结构防护人员提供参考和借鉴。

关键词:海工混凝土结构;腐蚀机理;防腐措施;引言:开展海洋事业是推动我国社会主义经济持续发展的主要动力之一,所以我国海工工程项目的建设速度也在不断加快。

现代化海空工程项目通常会运用钢筋混凝土结构进行建设工作,将其作为主要的构筑材料结构。

而我国海洋面积极为庞大,海工事业的建设规模也在不断扩大,各大海港工程在实际建设期间,其结构建设的稳定性和安全性受到了广大行业内部人员的强烈关注。

以往已经正式投入运行的海工工程项目,已经被海水严重腐蚀。

因此,在未来的海工工程项目建设期间,必须要交钢筋混凝土结构防腐工作作为重点内容进行关注,避免腐蚀问题对设施的安全性造成侵扰和威胁。

1 海工混凝土结构的腐蚀机理1.1 混凝土腐蚀破坏及腐蚀现状分析在海工工程项目长期运行的过程当中,其结构外部的混凝土钢筋材料会在环境的作用下发生物理反应和化学反应,对其材料表面产生极大的腐蚀,使其耐久性以及力学性都会出现严重的下降。

而在混凝土被腐蚀破坏的过程当中,其内部钢筋也会逐渐暴露在空气当中,当钢筋的锈胀力过大时就会出现开裂问题,一旦钢筋材料开裂就会严重威胁到海工工程的稳定性和安全性。

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海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍
上海海事大学尹若元摘编2010-04-22
关键字:混凝土腐蚀海洋环境浏览量:113
作为一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,混凝土是目前世界上使用最广泛的建筑材料之一,在工业、运输、民用等领域有着广泛的应用。

用混凝土建造的建筑物和构筑物在使用期间常常受到腐蚀介质的侵蚀,特别是在海洋环境中。

海洋环境是混凝土结构所处的最恶劣的外部环境之一。

海水中的化学成分能引起混凝土溶蚀破坏、碱-骨料反应,在寒冷地区可能出现冻融破坏,海浪及悬浮物对混凝土结构会造成机械磨损和冲击作用,海水或海风中的氯离子能引起钢筋腐蚀。

国内外大量调查表明:海洋恶劣环境下的混凝土构筑物经常过早损坏,寿命一般在20~30年,远达不到要求的服役寿命(一般要求服役寿命100年以上)。

损坏的构筑物需花大量财力进行维修补强,且造成停工停产,带来巨大经济损失。

因此,研究海洋环境下混凝土的腐蚀机理,提高海洋环境混凝土耐久性,保护内部钢筋免于腐蚀,建造低价格高性能的混凝土就显得尤为重要。

近年来,国内外的学者相继开展了一些针对混凝土材料化学腐蚀的研究,本文从试验研究和数值模拟两方面对当前受腐蚀混凝土的力学研究现状进行简要介绍。

一、试验研究
蒋钰鹏[1]通过对酸性地下水环境中不同配比的混凝土强度进行分析,并和标准养护的未腐蚀材料对比,研究酸性环境对不同配比混凝土强度的影响规律,提出对存在酸性腐蚀条件的土质,基础混凝土工程应采取以下预防措施:(1)混凝土的密实度和抗渗性是防止腐蚀的关键,提高基础混凝土的设计强度,合理选用水泥型号,使用高标号水泥,并适当掺用高效减水剂(缓凝型除外),降低水灰比。

(2)加强混凝土施工中的现场管理,严格控制施工质量,确保混凝土按规程振捣,确保混凝土的密实度,表面必须抹光压实。

(3)施工前要制定混凝土养护方案,科学地进行养护。

(4)适当增加钢筋保护层的厚度,厚度应大于50 mm,并在施工中严格控制。

(5)混凝土基础施工前对基槽进行处理,加入石灰等降低酸度,并加厚垫层。

(6)对完成的混凝土基础结构在回土覆盖前,可采用混凝土密封剂进行防护,使用前要对混凝土表面进行清理。

张伟勤等[2]研究了混凝土在盐卤的干湿循环环境中,受单一化学腐蚀破坏材料的损伤及强度、质量损失的规律,研究表明研制的高性能混凝土(HPC)在淡水、卤水中干湿循环能力全部优于普通混凝土
(OPC),且干湿循环次数越多,混凝土越来越致密,其强度越大。

还有一些学者针对海洋环境的特点设计了腐蚀试验,如孙林柱等[3]通过对人工海水侵蚀后的钢筋混凝土试件进行试验,研究了不同腐蚀程度对结构承载力的影响。

采用人工海水加速加速对15根钢筋混凝土试验梁进行浸-烘多循环腐蚀,按照不同的配合比以及不同的腐蚀循环次数,对腐蚀的钢筋混凝土梁进行斜截面受剪承载力试验,得到海水腐蚀条件下梁的斜截面承载力。

根据神经网络原理,建立一个3层的BP网络模型,通过对实验数据的训练,得到腐蚀梁承载力和循环次数的拟合曲线,试验曲线和拟合曲线对比较好地反映了腐蚀梁的承载力和腐蚀循环次数的变化规律。

该方法可以解决腐蚀梁的承载力和腐蚀循环等因素之间复杂的非线性关系,随着样本数据的增加,拟合精度将进一步提高,为分析和预测海水腐蚀条件下钢筋混凝土梁的受剪承载力以及它的智能设计提供参考。

金祖权等[4]通过NaCl 溶液、Na2SO4溶液以及两者的复合溶液的浸泡腐蚀试验,研究了腐蚀溶液中的自由氯离子在混凝土中的扩散规律和损伤发展规律。

结果表明:复合腐蚀下,C30的自由氯离子含量是C50的2倍左右;氯离子扩散系数为C50的1.7~1.95倍;混凝土相对动弹性模量先上升后下降。

矿物掺合料提高了混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐损伤能力,硫酸盐降低了混凝土抗氯离子腐蚀能力,氯盐减缓了硫酸盐对混凝土的损伤速度。

邓德华等[5]用天然石灰石粉等质量取代水泥20%和30%,将制备的水泥净浆和砂浆试件常温浸泡在0.35 mol/L Na2SO4溶液中,测量试件的线长度和抗折强度随浸泡时间的变化。

研究结果表明:石灰石粉对水泥基材料的抗硫酸盐性有严重的影响,它们使水泥基材料在硫酸盐环境中的强度急剧下降并导致水泥基材料产生较大体积膨胀,引起开裂。

掺石灰石粉的水泥基材料主要因形成大量较大尺寸的石膏晶体而膨胀开裂。

石膏的形成导致硫酸盐侵蚀水泥基材料产生膨胀开裂。

因此,在硫酸盐侵蚀环境下,不宜采用含石灰石粉的复合水泥或将石灰石粉作为矿物掺合料制备的混凝土。

阎西康等人[6]采用控制介质环境条件下的加速腐蚀试验和单轴加载试验,通过对钢筋混凝土梁的腐蚀试验和力学性能试验,研究了腐蚀后钢筋混凝土梁正截面承载力问题,提出了简化计算公式。

二、数值模拟
目前已有的混凝土本构数值模型主要基于两种研究思路:一是基于试验结果建立纯数学统计模型;二是基于力学理论建立理论本构模型,并通过试验分析确定所需参数。

孙林柱等[3]和阎西康等[6]通过对钢筋混凝土梁的腐蚀试验和力学加载试验,分别采用神经网络的方法和对试验数据拟合曲线的方法,建立了纯数学统计模型,预测受腐蚀钢筋混凝土梁的承载力。

翟运琼等[7]通过检测有机物和微生物、强酸、无机盐对混凝土的腐蚀作用的试验,研究受腐蚀混凝土的单轴受压本构关系变化规律。

并引入了混凝土随腐蚀介质和时间变化的参数,结合基于损伤理论的混凝土本构模型,通过对实验数据的拟合提出了腐蚀混凝土单轴受压本构模型。

最后并利用该模型对腐蚀构件进行有限元分析,证明其优于普通混凝土本构模型。

陈卿等[8]采用恒电位方法,考虑pH值的影响,研究了不同电位下混凝土模拟孔隙液中氯离子浓度对钢筋腐蚀状态的影响,并用统计处理的
方法得到了不同的pH值和不同控制电位下具有95%保证率的临界氯离子浓度值。

研究结果发现:pH值对临界氯离子浓度有比较大的影响,钢筋开始腐蚀时的氯离子浓度均值与模拟液的pH值呈指数关系;钢筋开始腐蚀时的氯离子浓度均值的对数与钢筋电位呈线性关系。

张研等[9,10]提出了混凝土化学损伤和力学损伤的耦合模型,用损伤变量表示的本构关系模拟混凝土力学性能,分析了化学侵蚀下混凝土损伤发展过程。

研究表明,应力软化造成混凝土局部损伤是结构失效的根源,局部化学损伤出现的时候,平衡微分方程不能满足。

为了解决这个问题,采用了非局部损伤模型。

试验和有限元计算结果表明,混凝土化学-力学耦合作用的非局部损伤模型能够较好地描述受化学侵蚀与荷载共同作用的损伤状态。

Shao J. F.等[11]首先将砂浆试样浸泡于硝酸钾溶液中一定时间,然后对腐蚀后的试样进行三轴压缩试验,并根据试验结果在混凝土损伤力学的基础上建立了弹塑性化学-力学耦合本构模型。

三、结语
开展海洋环境对混凝土腐蚀的研究,可以更好地揭示腐蚀的力学机理,并为海洋环境中混凝土结构的寿命预测,以及受腐蚀结构的承载力计算和结构加固计算提供理论依据,也可为防腐蚀研究和设计打下基础。

因而,研究海洋环境对混凝土材料力学性质的影响不仅具有重要的科学价值,也具有广阔的应用前景。

参考文献:
[1] 蒋钰鹏. 酸性地质中的基础混凝土腐蚀预防措施[J]. 浙江建筑,2005,22 (3):50-51.
[2] 张伟勤,刘连新,代大虎. 混凝土在卤水、淡水中的干湿循环腐蚀试验研究[J]. 青海大学学报(自然科学版),2006,24 (4):25 - 29.
[3] 孙林柱,王铁成,张洪波. 海水腐蚀梁抗剪强度及其智能分析[J]. 天津大学学报,2006,39(3):284-288.
[4] 金祖权,孙伟,张云升,等. 氯盐、硫酸盐作用下高性能混凝土损伤研究[J]. 工业建筑,2005(35):5-7.
[5] 邓德华,肖佳,元强,等. 石灰石粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性的影响及其机理[J]. 硅酸盐学报,2006,34(10):1243-1248.
[6] 阎西康,赵少伟,许素兰. 钢筋混凝土梁遭受海水腐蚀后的受弯计算[J]. 河北工
业大学学报,2006,35(5):91-94.
[7] 翟运琼,陈朝晖,黄河. 基于损伤理论的腐蚀混凝土单轴受压本构模型[J]. 工程结构,2005,25(6):76-78.
[8] 陈卿,宋晓冰,翟之阳. 混凝土模拟孔隙液中钢筋腐蚀临界氯离子浓度试验研究[J]. 四川建筑科学研究,2008,34(6):156-162.
[9] 张研,张子明,宋智通. 混凝土化学-力学耦合作用的非局部损伤模型[J]. 土体力学学报,2007,28(2):172-177.
[10] 张研,张子明,邵建富. 混凝土化学-力学损伤本构模型[J]. 工程力
学,2006,23(9):153-156.
[11] Shao J F , Zhang Y, Sibai M ,et al. An elastoplastic damage model with chemical degradation for cement paste under compressive st resses [C] EUROMECH Colloquium 460: Numerical Modelling of ConcreteCracking. Innsbruck , Austria: s. n. ,2005.。

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