强腐蚀环境下能否采用管桩

强腐蚀环境下能否采用管桩

中国寰球工程公司何进源

《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008（以下简称防腐规范）实施至今，

各单位反馈意见最多的是：在SO

42-、Cl-、pH值、侵蚀性CO

2

的强腐蚀性环境下

能够采用管桩？如若采用，应设哪些防腐措施？本文对这些问题作了解释，供参考。

一、防腐规范对管桩适用性的规定

由于管桩存在预应力钢筋对腐蚀敏感和管壁较薄的问题，所以防腐规范规定，管桩可用于中、弱腐蚀环境；当用于强腐蚀环境时作了“不应采用”和“不宜采用”的规定，见表1。

按规范用词说明，“不应”是表示严格，在正常情况下均应这样做的用词；“不宜”是表示允许稍有选择，在条件许可时首先这样做的用词。

二、近几年来“正常情况”的变化

防腐规范是在2008年发布和实施的。管桩在当时的正常情况是：○1管桩在我国沿海地区推广使用已十年，但许多工程仅侧重于高强度、工期短、造价低等优势，而对管桩在腐蚀环境下的耐久性问题较少研究，所以国家标准图管桩的保护层厚度仅为25、30、35mm，不能满足防腐蚀工程的要求。○2在提高桩身混凝土耐蚀性能方面，许多单位已开展在混凝土中掺抗硫酸盐类防腐剂、耐蚀剂、钢筋阻锈剂和各种矿物掺合料的试验；但这些试验有待总结、鉴定、评估并制定相应的标准。

近几年来，管桩的防腐蚀技术有了很大的发展：○1预应力混凝土管桩国家标准图已加大混凝土管桩的厚度，使钢筋的混凝土保护层厚度从原来的35mm提高

到不少于40mm，已基本上满足了防腐蚀的要求；一些单位（如：广东三和管桩

公司、建华管桩公司、广东省电力设计院）还制定了耐腐蚀管桩的标准，混凝土保护层厚度有40mm的，有45mm的，也有50mm的，能满足强腐蚀环境的要求。○2已总结了一批外加剂的科技成果，如：编制了行业标准《钢筋阻锈剂的应用规范》及《技术规程》、《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》，编制了水泥、混凝土耐久性的试验方法，一些外加剂经过专家评估，获得国家技术专利；企业标准的外加剂更是百花齐放了。

因此，对于前几年认为的“正常情况”有了很大改变。按目前的技术水平，在某些强腐蚀情况下也可以采用管桩：○1在侵蚀性CO

2

强腐蚀环境下，完全可以采用管桩。○2在pH值强腐蚀环境下，由于目前的经验还不够，因此还是“不应”

采用。○3在SO

4

2-、Cl-强腐蚀环境下，只要采用合适的防腐措施，可以采用管桩。

三、在侵蚀性CO

2

强腐蚀环境下可以采用管桩

有好几个工程（如：云南西双版纳某工程、广东湛江某工程和三水电厂工程、

广西某工程等）地下水的侵蚀性CO

2

含量＞60mg/l。

碳酸（及CO

2）与水泥石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙，侵蚀性CO

2

可将混凝

土表面难溶的碳酸钙作用生成可溶性的碳酸氢钙，使混凝土深层内的氢氧化钙裸

露，又会与碳酸（及CO

2）作用生成碳酸钙薄层，这一薄层又会被侵蚀性CO

2

作

用生成可溶性的碳酸氢钙，如此反复不断进行，直至使混凝土完全破坏。

按《岩土》规范，腐蚀性等级见表2。

水和土对混凝土结构的腐蚀性评价表2

按1995版的防腐规范，只有在侵蚀性CO

2

的含量大于40mg/l时，地下水对混凝土结构才有“弱”腐蚀。也就是说，不存在强、中腐蚀。

上述两本规范对于侵蚀性CO

2

的腐蚀性等级虽然差别很大，但据《岩土》规

范编制人员介绍，在工程实践中，侵蚀性C0

2

的强腐蚀主要表现在水电站混凝土

坝基础廊道坝体的腐蚀，从未发现对混凝土基础腐蚀破坏的事例，因此，对侵蚀

性CO

2

强腐蚀时也可以采用管桩，应对混凝土强度等级、最小水泥用量和最大水灰比的要求，但不必采用表面防腐涂层和耐蚀垫层的措施；另外据《防腐》规范

编制人员介绍，对于侵蚀性CO

2

的防护，提出混凝土强度等级、抗渗等级、水泥用量、水灰比、钢筋的混凝土保护层厚度的规定也就可以了。因此，不管称之为“强腐蚀”或称之为“弱腐蚀”，《岩土》和《防腐》两本规范在防腐措施方面是大致相同的，是可以采用管桩的。

四、在pH值强腐蚀环境下不应采用管桩

广东某工程来函问：地下水的pH值为3.8，能否采用管桩？

按防腐规范，pH值3.8属于强腐蚀，可采用有防护措施的预制钢筋混凝土桩，不应采用管桩。管桩再高的抗渗性能也无法抵御酸性介质的侵蚀。酸性介质的腐蚀性除了与pH值有关外，还与是否含有其他离子有关，据资料介绍，某地区pH 值2～3含较多铁离子的硫酸酸性水的腐蚀速度不大。

五、在SO

4

2-强腐蚀环境下可采用有合理措施的管桩

1.SO

4

2-对混凝土的腐蚀机理

硫酸盐对混凝土的腐蚀主要是石膏结晶腐蚀和钙矾石结晶腐蚀：

○1SO

42-与水泥中的Ca2+化学反应，生成硫酸钙；二水石膏（CaSO

4

·2H

2

O）结

晶,体积膨胀1倍多.

○2硫酸钙与水泥石中铝酸三钙化学反应,生成硫铝酸钙(钙矾石),结晶膨胀力达20MPa。

依据上述腐蚀机理，抗硫酸盐硅酸盐水泥规定：高抗的C

3S＜50%，C

3

A＜3%；

中抗的C

3S＜55%，C

3

A＜5%。

除了上述两种腐蚀机理外，还有碳硫硅钙石型腐蚀，混凝土破坏的形式不是胀裂，而是酥化，这与混凝土所用的碳酸盐骨料和粉料以及水泥中的碳酸盐含量有关。