海洋环境作用下氯离子对海工混凝土结构耐久性影响及防护措施综述

海洋环境作用下氯离子对海工混凝土结构耐久性影响及防护措施综述
发表时间：2020-09-03T14:41:41.720Z 来源：《基层建设》2020年第11期作者：吴瑶李雁何威[导读] 摘要：在海洋工程的构建中，混凝土是非常重要的，也是不可缺少的一部分。

徐州工程学院土木工程学院江苏徐州 221018
摘要：在海洋工程的构建中，混凝土是非常重要的，也是不可缺少的一部分。

这样的混凝土结构物，由于需要在海洋环境中长期存在，游离态的氯对混凝土的侵蚀作用，对混凝土的耐久性影响很大。

以国内外研究成果为基础，本文总结了海工混凝土的游离态氯腐蚀机理、提高混凝土的致密性、表面覆盖、优化施工工序等混凝土游离态氯腐蚀的对策。

关键词：海工混凝土；氯离子；防护
引言
随着国家的发展越来越好，实力逐渐被他国认可，在日益激烈的国际竞争环境中，中国的国家建设开始向越来越广阔的海洋地域逐步扩展。

混凝土在长期的海洋侵蚀环境中，其整体结构的密实性、抗渗性、耐久性受到的破坏更为严重，而混凝土是海洋构造物的不可或缺的材料。

根据海洋工程混凝土构造的调查研究发现，钢筋的腐蚀是海洋工程混凝土结构使用年限缩短，混凝土耐久性损伤的主要原因，而游离态氯的腐蚀是影响钢筋腐蚀的首要因素。

游离态氯对使用中的海洋工程混凝土中的构件会带来很大影响，混凝土的耐用年限的期待值无法到达的，对此造成了很大的浪费与损失，因此针对混凝土的侵蚀，通过特定的方法降低或阻止游离态氯造成的影响，进而提高海洋工程混凝土实际使用年限。

本文以国内外研究成果为基础，阐述了海洋工程混凝土的游离态氯侵蚀机制原理和相应的保护对策。

一、游离态氯侵蚀机制原理
海洋中含有丰富的可溶性的氯化物盐，游离态氯（主要以Cl-为主）平均含量约为1500mg / L，是最损害混凝土耐久性的离子，而且混凝土本身就含有游离态氯，是从原料本身带入或是在建设过程中由其他物质掺杂带入，以上是游离态氯侵入海洋工程混凝土内部的主要途径。

根据物理性质来看，混凝土表面带有微小的细孔，这便于游离态氯渗透到混凝土内部。

当游离态氯进入混凝土中时，它们会与氢氧化钙产生反应，生成氯化钙，从而导致混凝土的结构变得松散。

同时，游离态氯与水泥水化产物发生化学反应，物理结晶化生成膨胀性或无凝胶性的反应产物。

这个地方产生水泥水化放热的同时该处的pH值上升，显示高碱性。

这个时候，在钢棒的外表面形成的致密的氧化膜，也叫钝化膜。

形成的氧化膜可以减少或避免钢筋被海水侵蚀的危害。

因为游离态氯具有很强的去钝化能力，有着小粒径、大活性、强渗透的特性，所以游离态氯可以轻易地通过混凝土的微细孔传达到混凝土内部，侵入的主要途径是扩散。

当Cl-发生请侵蚀作用后，整个刚劲表面的钝化膜便会遭到破坏。

这个时候，钢筋视为阳极被侵蚀，钝化膜视为阴极。

钝化膜的面积远远大于所漏的钢筋的面积，腐蚀加快。

二、混凝土抗氯离子防护措施研究。

（一）提高混凝土的密实性和抗渗性。

前有相关专家学者指出，低热硅酸盐水泥的水化热相对来说比较低，对于混凝土表面过高，从而产生裂缝的问题，可以做到有效地避免；混凝土自身本来就带有游离态氯，这也是游离态氯的来源之一，因为混凝土本身含有的游离态氯是原料本身带入或是在建设过程中由其他物质掺杂带入，所以需要减少骨料中的游离态氯的含量，但同时需要保证骨料持续保持着适宜的温度，减少混凝土产生冷缩裂缝的可能性。

胡红梅等通过试验得出，将II级粉煤灰、矿粉和混凝土抗氯离子增强剂按照一定比例混合，无论是水胶比较低还是水胶比较高，都会极大地加强混凝土的抗氯离子渗透性。

朱燕等人通过研究抗氯离子渗透性试验，分别向混凝土中加入减水剂、引气剂、早强剂等不同的外加剂，进而得出在混凝土中加入减水剂引气剂包括早强剂，都可以提高不同品种的矿物质超细粉混凝土的28d的抗压强度，但对于不同品种的矿物质，提高的抗压强度有所不同，其中，高效减水剂产生的效果最为明显，而掺入减水剂、早强剂、引气剂这些外加剂，也可以明显地提高混凝土的抗压强度。

（二）混凝土表面涂层
最直观有效的可以阻止游离态氯渗入混凝土内部的方法，就是在混凝土表面涂层，在混凝土表面的涂层有两种方法，封闭性涂层和渗透性涂层，不同的是，封闭性涂层在吸附性、密实性和抗渗性上较为优秀，而渗透性涂层则是将物质涂抹在混凝土表面，因为混凝土本身就有着许多微小的细孔，涂在表层的涂料会通过微小的细孔进入混凝土内部从而形成保护层，可以有效地减少阻断外部环境中的氯离子进入混凝土内部，进而避免钢筋受到海洋环境的腐蚀。

现如今，混凝土表面涂层技术成熟且有效，是当前一种节约又有效的避免钢筋受腐蚀的措施。

现在被广泛使用的涂料有环氧树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯和氯化橡胶，但是，这些涂料含有有机溶剂，容易污染环境，破坏生态发展，因此不推荐使用。

（三）优化施工工艺
牟军等人通过对混凝土现场跟踪测试，研究了施工季节、养护条件、龄期以及附加耐久性施工措施对抗氯离子渗透性的影响。

测试结果显示对抗氯离子渗透性影响比较大的是混凝土的养护条件，其中温度的影响较大，在早期施工过程中，应保证混凝土保持着一定的温度，避免受冻，而且透水模板布能够有效的提高建筑结构表面混凝土的抗氯离子渗透性。

现在，几乎所有的海洋工程混凝土建造方法为现浇，造成混凝土早期过早地在海洋环境中曝露，对其耐久性的影响很大，减少混凝土的真实使用年限。

因此，为了减少海洋环境对混凝土的耐久性的影响，海洋工程混凝土构件可以采用预制安装法来建设。

三、结语
在严酷的海洋环境下，混凝土的耐久性经常受到挑战。

现在海洋资源开发、构筑物建设、国家海军现代化目标的实现不得不注意提高海洋工程混凝土的性能。

盐化侵蚀影响海洋工程混凝土的重要因素每年混凝土的腐蚀都会给国家带来巨大的损失。

游离态氯对混凝土的侵蚀性的影响不可忽视。

每年发生的因游离态氯而造成混凝土腐蚀的问题，会给国家造成巨大的损失。

抗氯离子侵蚀的研究需要投入大量的时间精力和经济，是一个艰难的长期的过程，许多专家研究发现，矿物骨料可以大大的提高混凝土抗氯离子渗透性。

因此，我们只有深入研究氯离子的侵蚀机理，致力于新技术和新材料的研发，才可以研究出更好的防护措施，从而减少经济资源上的浪费，提升我国的科研水平，有利于国家发展。

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