混凝土结构的氯盐危害与防护措施

文章编号:1009-6825(2010)18-0140-02

混凝土结构的氯盐危害与防护措施

黄晓兰

摘　要:针对目前存在的氯盐侵蚀混凝土结构问题,分析了其侵蚀途径及破坏方式,通过分析,提出了几点切实可行的防

治措施,从而为混凝土耐久性研究积累了经验。

关键词:氯盐,腐蚀,防护,混凝土

中图分类号:T U375

文献标识码:A 目前,氯盐侵蚀混凝土建筑的现象越来越严重,特别是沿海

地区和多雪地区。据1992年统计,美国因撒除冰盐引起钢筋锈

蚀而限载通车的公路桥梁就占1/4,不能通车的约5000多座。

国内外处于浪溅区的海港码头和混凝土桥梁,从投入使用到开始

维修,一般不超过10年(如图1,图2所示)

。1　氯离子的侵蚀途径

1.1　从混凝土材料中混入的盐

混凝土材料中可能含盐的材料有粗细骨料、水和化学外加剂。

对于水泥,如果使用海产石灰石等海产原料,或者为了得到

早强水泥而添加CaCl 2时,这时水泥中就会含有氯盐。一般情况

下,水泥中含有的盐是可以忽略的。

对于粗骨料,如果使用的是海产骨料,这时会含有盐。但是

国内极少使用这种骨料;而且从粗骨料的比表面积来判断,与细

骨料相比,其含盐量是可以忽略的。

掺合料的类型很多,粉煤灰一般不含盐分,但如果煤通过海

上运输,受到海水溅侵时,这时粉煤灰可能含有一定的盐分,而膨

胀剂一般是不含盐分的。

1.2　从环境侵入混凝土中的盐

外部侵入的盐有海水、海水滴,海盐粒子及除冰盐。

氯离子在混凝土中的渗入能力较强,只要混凝土中有氯离子

浓度梯度存在,就有氯离子渗入。一般认为,氯离子渗入混凝土

中主要有三种方式,即扩散、毛细孔吸收和渗透。扩散是由于溶

液中氯离子浓度梯度引起的;毛细孔吸收是指氯离子随水进入干

燥的混凝土中;渗透则是在压力作用下,氯离子随水一起进入混

凝土。三种渗入形式一般是同时存在的,其中毛细孔吸收渗入速

度最快。

渗入的氯离子在混凝土中有三种存在形式。第一种是氯离

子与水泥中C 3A 的水化产物硫铝酸钙反应生成低溶性的单氯铝

酸钙3CaO ·Al 2O 3·CaCl 2·10H 2O ,即所谓的F riedel 盐(又称氯离子

的化学结合物);第二种是氯离子被吸附到水泥胶凝材料的水化

产物中去,即被水泥水化产物内比表面积不可逆的吸收(又称氯

离子的物理吸附);第三种是氯离子以游离的形式存在于混凝土

的孔溶液里,只有这部分以游离态存在的氯离子达到一定的浓度

才会对钢筋造成腐蚀。

2　氯离子的破坏作用混凝土中pH 值高,能大幅度抑制钢筋的锈蚀。但是,即使在高pH 值的环境下,如存在氯离子,由于氯离子作用,钝化膜受到破坏,钢筋产生腐蚀(见图3)。关于这种现象的机理有以下几种说法:1)由于氯离子向钝化膜的解胶作用,促进了铁离子的溶解。

2)由于生成络合物,为连续反应创造了条件。3)对阳极反应起触

媒作用。4)通过与铁的直接反应,生成中间性产物。5)降低pH

值。6)增加电传导

。

从上述论点来看,氯离子的作用是间接的;而且是一种触媒的作用。但是,也没有得到充分的说明。此外,混凝土中腐蚀环境条件不均一的情况下,会构成宏观电池。这种宏观电池与一般腐蚀中的局部电池(微电池)不同,阳极和阴极的面积比小,多形成孔腐蚀形态。

·140·第36卷第18期2010年6月 山西建筑SHANXI ARCHITECTU RE

Vol .36No .18Jun .　2010

文章编号:1009-6825(2010)18-0141-02大型体育场钢结构工程的施工与管理

高晓乾

摘　要:以某体育场钢结构工程施工为例,简述了工程概况、工程特点及项目管理等内容,重点介绍了施工总体思路、支

撑塔架设置技术、罩棚钢结构安装技术等施工与管理措施,以指导类似工程施工。

关键词:体育场,钢结构,施工与管理

中图分类号:T U757

文献标识码:A 随着国民经济的发展及全民健身运动的大力推广,大型体育

场馆的建设规模也越来越大。本文以山西体育场钢结构工程的

施工为例,重点介绍了大型体育场钢结构工程的施工与管理。1　工程概况

该工程位于山西省太原市晋源区,包含主体育场、体育馆及

游泳馆。主体育场设计规模为6万人,属大型甲类体育建筑。

主体育场的顶部为钢结构罩棚,呈弧形状,东西高、南北低。

罩棚最宽处约68m ,最窄处约49m ,外边缘南北向最长处约293m ,

东西向最宽约275m 。整个罩棚外立面落于混凝土结构上,屋面

与墙体浑为一体。罩棚中间高,两端低,高差9.3m ,罩棚最高点

离地面约55.45m 。

整个罩棚由32榀三角形主桁架组成主体承力体系,以体育

场中心向外呈椭圆形发射状分布。主桁架由外环支撑点和内环

支撑点支撑,最大悬挑长度约为52m ,桁架根部最大高度7.8m ,

最小悬挑长度约为34.7m ,根部高度5m ,每榀桁架内支座间距

约26m 。主桁架之间由三道环形桁架、两道次桁架及一道边桁架相互连接,外立面上桁架之间设置钢管网格结构。2　工程特点、难点与项目管理重点1)弧形空间桁架加工与现场拼装难度大。2)桁架悬挑长度

长,断面高,吊装难度大。3)焊接量大,焊接难度大。4)卸载难度大。3　施工技术与管理3.1　施工总体思路1)分区施工、流水作业,先主后次、内外进行。罩棚钢结构系统呈圆弧形,且总体沿X 轴、Y 轴对称。根据这一结构特点,结合现场情况,从体育场南侧 27轴线开始,每8榀主桁架连同主桁架之间的环桁架、次桁架及其他构件作为一个施工区域,将钢结构划分为四大施工区域,由一区开始沿逆时针方向进行钢结构的安装,流水作业。各个区域流水施工时,先安装支撑塔架、V 形支撑柱,然后按主桁架立面倾斜段※边桁架※主桁架肩部弧形段※外环桁架※主桁架顶面悬挑段※环桁架、次桁架、边桁架※立面网格、系杆、水平支撑※马道的空间吊装顺序逐步推进。2)地面拼装、分段吊装,同步卸载、稳步成型。考虑到罩棚钢

3　防护对策

关于混凝土中临界的或者无害的氯离子含量的各种因素关

系如图4所示。防止盐害的对策应包括:1)混凝土中允许的氯离

子含量;2)盐分与海洋环境氯离子的侵入;3)从混凝土表层氯离

子扩散渗透到钢筋表面;4)导致钢筋腐蚀的临界值等。3.1　允许氯化物含量在国外,日本工业标准中规定混凝土中氯离子含量为0.30kg /m 3;美国海洋混凝土结构中氯离子含量不超过水泥质量的0.10%(RC )或0.06%(PC );英国混凝土结构标准中规定,氯离子含量应不大于0.1%水泥质量(PC )或0.4%水泥质量(RC )。在我国规范中,对预应力混凝土及处于易腐蚀环境中的钢筋混凝土中氯离子的含量不超过0.06%的水泥质量。

3.2　提高混凝土抗氯离子侵入能力

1)严格控制水灰比和保护层厚度;2)优化混凝土组成材料;

3)在混凝土中掺入氯离子吸附剂;4)严格控制裂缝宽度;5)用耐候性好的涂料对混凝土表面进行防护;6)采用环氧树脂涂层钢筋;7)电化学防腐蚀;8)严格执行设计和施工规范要求。4　结语氯盐的危害是影响混凝土结构耐久性的重要因素。深刻理解氯盐侵蚀对钢筋锈蚀的影响有重要意义。对于未建工程,进行耐久性设计时,可选取合理的方法,避免结构较早破坏,造成巨大

经济损失;对于在役混凝土结构,应做出正确的耐久性评定和剩

余寿命预测,以选择正确的处理和加固方法。

参考文献:

[1]　曹　备,张　琳.新世纪水工、桥梁结构腐蚀控制[M ].昆

明:云南科技出版社,2003.

[2]　冯乃谦,顾晴霞.混凝土结构的裂缝与对策[M ].北京:机械

工业出版社,2006.[3]　赵　筠.钢筋混凝土结构的工作寿命设计———针对氯盐污

染环境[J ].混凝土,2004(1):3-15.[4]　马昆林,谢友均,刘　灿,等.

混凝土固化氯离子影响因素的研究[J ].混凝土,2004(6):20-21.Concrete structures against chloride and protective measures

HUANG Xiao -lan

A bstract :Fo r chloride current issue of erosion of concrete structures ,this article analyzes the w ay and undermine their way of erosion .T hrough this analysis ,raised a number of practical control measures ,in o rder to study the durability of concrete to accumulate experience .Key words :chloride ,co rrosion ,protection ,concrete

·

141· 第36卷第18期2010年6月 山西建筑S HANXI ARCHITECT URE

Vol .36No .18Jun .　2010