混凝土耐久性研究及在天津地铁地下车站设计中的应用
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解 ， 出 Ｃ Ｏ生 成 非结 合 性 产 物 （ 酸 、 氧化 铝 、 析 ａ 硅 氢
腐蚀类型的划分 ， 根据不 同的起因、 机理和破坏 形式而有各种方法 。按腐蚀机理可分为电化学腐蚀 和化学腐蚀两大类 ； 按破坏形式可分为全面腐蚀和 局部腐 蚀 ； 环境 可 分 为 化学 介 质 腐 蚀 、 气腐 蚀 、 按 大
面 已形 成 的碳 酸盐 膜层 。因此对 水 泥石 产生溶 出 型
液态介质 腐蚀 （ 以覆 面 防护 为 主 ） 固态 介 质腐 蚀 。 和
腐蚀 的水 主要是 软水 。
在实际的建筑腐蚀行为中， 有的为单一类型， 但更普 遍的是两种或多种类型同时并存 。
１１ 水 泥类材料 的腐 蚀机 理 ． 水 泥 类 材料 的腐蚀 分 类 有 下列 两 种 ： 一是 按 介 质分类 ， 分为硫 酸盐腐 蚀 、 可 海水腐 蚀 、 土壤 腐蚀 等 ；
作用 的是化 学成 分 、 构 和 表 面 状态 。腐 蚀 过 程 中 结 如伴 有机 械应力 的 作用 ， 将加 速 腐 蚀 而 出现 一 系列
特殊 的腐蚀 现象 。
性的溶解而排出， 使水泥石 的 ｃ （ Ｈ ： ａ Ｏ ） 浓度降低 ， ｐ Ｈ值 同时 下 降 。此 时 ， 泥 石 液 相 中 的 Ｃ （ Ｈ） 水 ａＯ ： 浓度必 须得 到补 偿 ， 化硅 酸盐 ， 化铝酸盐 发生 水 水 水
从２ ０世 纪 中期 ， 混凝 土 结构 因耐久 性不 良造成 过 早失 效及崩 塌破 坏 的事 故 在 国 内外 都 屡见 不鲜 ，
二是按 腐蚀 的形 态分类 ， 可分 为溶 出型腐蚀 、 分解 型 腐 蚀 、 胀 型腐蚀 （ 膨 又称 结 晶 型腐蚀 ） 。水 泥类 材料 在 实际 工程 中的腐蚀 ， 往是多 种类 型复合 的腐 蚀 。 往
影响溶出型腐蚀速度的主要 因素是 ： 水的冲洗 条件 ， 水泥石表面水体的更换条件、 水体的压力， 水 体中含影响 Ｃ （ Ｈ 溶解度的物质数量 。 ａＯ ）
１ １ ２ 分 解型 腐蚀 ．．
分解型腐蚀 的主要特征是 ： 腐蚀介质中的离子
第 １ 期 ｌ
杜
磊： 混凝土耐久性研究及在天津地铁地下车站设计中的应用
１ １ １ 溶 出型 腐 蚀 ．．
世 界各 国为此 付 出的代价 十 分沉重 。由于工程 安全 因素 以及耗 费 巨资 的经 济 因 素 ， 凝 土结 构 日益 突 混
出的耐久 性 问题 ， 来 越 受 到 世 界 各 国学 术 界 和工 越
溶 出 型腐 蚀 的产 生 ， 主要 是 由于水 泥石 中的水 化 物 Ｃ （ Ｈ） 溶 解 和 洗 出 ， ａ Ｏ ：被 当混 凝 土 中的 Ｃ Ｏ ａ
第２ ６卷
第１ １期
甘肃科技
Ｇａ ｓ ｃ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ １ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ
Ｚ２ ．６
Ⅳ０ １ ．１
２１ ０ ０年 ６月
Ｊｎ ２ ｌ ｕ． ０Ｏ
混 凝 土 耐 久 性 研 究 及 在 天 津 地 铁 地 下 车 站设 计 中 的应 用
杜 磊
水、 汽腐 蚀 和土壤腐 蚀 ； 建 筑 防腐 角度 着 眼常按不 从
同防护 方法 分为气 态介 质腐 蚀 （ 以涂 料 防 护为 主 ） 、
氢氧化 铁 ） 导致水 泥石强 度降低 和腐蚀 破坏 。 可 ， 水 分为软 水 、 水 。含 有 Ｃ （ Ｃ ３２ Ｍｇ Ｈ Ｏ ） 硬 ａＨ Ｏ）或 （ Ｃ ３ 的硬 水 ， 把水 泥石 中 的 Ｃ （ Ｈ） 能 ａ Ｏ ：变成 Ｃ Ｃ 沉 ａＯ 淀下来 ， 水 泥石 密实 。软 水 可 以溶 解 ｃ （ Ｈ） ， 使 ａ Ｏ ： 不 但不 能使水 泥石 表 层碳 化 ， 而且 会 溶解 水 泥石 表
间相 界面 处 。在一 个腐 蚀 系统 中对材 料行 为起决 定
一
定 数量 时 ， 泥石 的 主要 组分 （ 化 硅 酸钙 、 化 水 水 水
铝酸钙 和氢 氧化 钙 ） 能稳 定 存 在 于 固相 中 ， 与 才 并
液态形 成平 衡状 态 。当水 泥 石被 水 冲 洗或 渗 滤 时 ，
水泥 石 中所 含氢 氧化钙 及可 溶性水 化铝酸 钙受物 理
１３ ３
与水 泥石 中的离 子 进 行 交换 作 用 ， 坏 了水 泥石 中 破
产 生 碳 化 而 生 成 Ｎ ｏ 。 当 Ｎ ：Ｏ ａＣ ３ ａＣ ，水 化 成 为
的液相碱度平衡 ， 使固相石灰溶解 ， 并使水化硅酸盐 和水 化铝 酸盐水 解 。水泥 石分 解型 腐蚀 的最 终 产物 是硅酸凝胶、 钙盐和铝盐。水泥石腐蚀产物的性质， 可 以表 示 出介 质 的 腐 蚀 程 度 。若 腐 蚀 产 物 无 粘 结 性 ， 足够 的密 实 性 ， 无 而且 属 于 可 溶性 的 ， 腐 蚀 的 则
（ 中铁第一勘察 设计院集 团有限公 司城建 院 ， 陕西 西安 ７ ０４ ） １０ ３ 摘 要－ 探讨 了混凝土的腐蚀类 型和腐蚀机理 ， 包括 了混凝土基 材水泥 的腐蚀类 型和机理 ， 钢筋 的锈蚀机理 和混凝
土结构 的腐蚀机理 ， 总结 了混凝土耐腐蚀性能的主要影响因素以及 它与抗渗性 能和抗冻性能之 间的关系 ； 讨论 了原 材料的选择 ， 包括水泥品种 、 料性 质、 集 拌合及养护用水的水质情况 、 外加 剂的种类 和掺合料 对混凝土耐腐蚀性 能的 影 响。从研究与分析普通混凝 土的结构形成人手 ， 指出了普通混凝 土高性能化 的可行性与必要性 ， 总结 了普通强 度 等级 的混凝土高性 能化的技 术途径 ， 并实例给 出其在天津地铁某 车站设计 中的应用 关键 词 ： 混凝土 ； 耐久性 ； 耐腐蚀性 ； 地铁设计 中图分 类号 ：Ｂ ０ Ｔ ３４
损 失达 ３ ％ 时 ， ２ 混凝 土就 会被 破坏 。
程界的广泛重视。提高混凝 土的耐久性， 节约资 对 源、 能源及 资金 均有 重大 的意 义 。
在水 泥 石 液相 中 ， 当石 灰 含 量超 过极 限浓 度 的
１ 混凝 土的腐蚀类 型和腐蚀机理
所 谓 腐 蚀 ， 材 料 与 其环 境 间 的物 理 化 学作 用 是 引起 材料 本身性 质 的变化 。 腐蚀 反 应 的场所 ， 先是 材 料 和腐 蚀 性介 质 之 首
腐蚀类型的划分 ， 根据不 同的起因、 机理和破坏 形式而有各种方法 。按腐蚀机理可分为电化学腐蚀 和化学腐蚀两大类 ； 按破坏形式可分为全面腐蚀和 局部腐 蚀 ； 环境 可 分 为 化学 介 质 腐 蚀 、 气腐 蚀 、 按 大
面 已形 成 的碳 酸盐 膜层 。因此对 水 泥石 产生溶 出 型
液态介质 腐蚀 （ 以覆 面 防护 为 主 ） 固态 介 质腐 蚀 。 和
腐蚀 的水 主要是 软水 。
在实际的建筑腐蚀行为中， 有的为单一类型， 但更普 遍的是两种或多种类型同时并存 。
１１ 水 泥类材料 的腐 蚀机 理 ． 水 泥 类 材料 的腐蚀 分 类 有 下列 两 种 ： 一是 按 介 质分类 ， 分为硫 酸盐腐 蚀 、 可 海水腐 蚀 、 土壤 腐蚀 等 ；
作用 的是化 学成 分 、 构 和 表 面 状态 。腐 蚀 过 程 中 结 如伴 有机 械应力 的 作用 ， 将加 速 腐 蚀 而 出现 一 系列
特殊 的腐蚀 现象 。
性的溶解而排出， 使水泥石 的 ｃ （ Ｈ ： ａ Ｏ ） 浓度降低 ， ｐ Ｈ值 同时 下 降 。此 时 ， 泥 石 液 相 中 的 Ｃ （ Ｈ） 水 ａＯ ： 浓度必 须得 到补 偿 ， 化硅 酸盐 ， 化铝酸盐 发生 水 水 水
从２ ０世 纪 中期 ， 混凝 土 结构 因耐久 性不 良造成 过 早失 效及崩 塌破 坏 的事 故 在 国 内外 都 屡见 不鲜 ，
二是按 腐蚀 的形 态分类 ， 可分 为溶 出型腐蚀 、 分解 型 腐 蚀 、 胀 型腐蚀 （ 膨 又称 结 晶 型腐蚀 ） 。水 泥类 材料 在 实际 工程 中的腐蚀 ， 往是多 种类 型复合 的腐 蚀 。 往
影响溶出型腐蚀速度的主要 因素是 ： 水的冲洗 条件 ， 水泥石表面水体的更换条件、 水体的压力， 水 体中含影响 Ｃ （ Ｈ 溶解度的物质数量 。 ａＯ ）
１ １ ２ 分 解型 腐蚀 ．．
分解型腐蚀 的主要特征是 ： 腐蚀介质中的离子
第 １ 期 ｌ
杜
磊： 混凝土耐久性研究及在天津地铁地下车站设计中的应用
１ １ １ 溶 出型 腐 蚀 ．．
世 界各 国为此 付 出的代价 十 分沉重 。由于工程 安全 因素 以及耗 费 巨资 的经 济 因 素 ， 凝 土结 构 日益 突 混
出的耐久 性 问题 ， 来 越 受 到 世 界 各 国学 术 界 和工 越
溶 出 型腐 蚀 的产 生 ， 主要 是 由于水 泥石 中的水 化 物 Ｃ （ Ｈ） 溶 解 和 洗 出 ， ａ Ｏ ：被 当混 凝 土 中的 Ｃ Ｏ ａ
第２ ６卷
第１ １期
甘肃科技
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Ⅳ０ １ ．１
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Ｊｎ ２ ｌ ｕ． ０Ｏ
混 凝 土 耐 久 性 研 究 及 在 天 津 地 铁 地 下 车 站设 计 中 的应 用
杜 磊
水、 汽腐 蚀 和土壤腐 蚀 ； 建 筑 防腐 角度 着 眼常按不 从
同防护 方法 分为气 态介 质腐 蚀 （ 以涂 料 防 护为 主 ） 、
氢氧化 铁 ） 导致水 泥石强 度降低 和腐蚀 破坏 。 可 ， 水 分为软 水 、 水 。含 有 Ｃ （ Ｃ ３２ Ｍｇ Ｈ Ｏ ） 硬 ａＨ Ｏ）或 （ Ｃ ３ 的硬 水 ， 把水 泥石 中 的 Ｃ （ Ｈ） 能 ａ Ｏ ：变成 Ｃ Ｃ 沉 ａＯ 淀下来 ， 水 泥石 密实 。软 水 可 以溶 解 ｃ （ Ｈ） ， 使 ａ Ｏ ： 不 但不 能使水 泥石 表 层碳 化 ， 而且 会 溶解 水 泥石 表
间相 界面 处 。在一 个腐 蚀 系统 中对材 料行 为起决 定
一
定 数量 时 ， 泥石 的 主要 组分 （ 化 硅 酸钙 、 化 水 水 水
铝酸钙 和氢 氧化 钙 ） 能稳 定 存 在 于 固相 中 ， 与 才 并
液态形 成平 衡状 态 。当水 泥 石被 水 冲 洗或 渗 滤 时 ，
水泥 石 中所 含氢 氧化钙 及可 溶性水 化铝酸 钙受物 理
１３ ３
与水 泥石 中的离 子 进 行 交换 作 用 ， 坏 了水 泥石 中 破
产 生 碳 化 而 生 成 Ｎ ｏ 。 当 Ｎ ：Ｏ ａＣ ３ ａＣ ，水 化 成 为
的液相碱度平衡 ， 使固相石灰溶解 ， 并使水化硅酸盐 和水 化铝 酸盐水 解 。水泥 石分 解型 腐蚀 的最 终 产物 是硅酸凝胶、 钙盐和铝盐。水泥石腐蚀产物的性质， 可 以表 示 出介 质 的 腐 蚀 程 度 。若 腐 蚀 产 物 无 粘 结 性 ， 足够 的密 实 性 ， 无 而且 属 于 可 溶性 的 ， 腐 蚀 的 则
（ 中铁第一勘察 设计院集 团有限公 司城建 院 ， 陕西 西安 ７ ０４ ） １０ ３ 摘 要－ 探讨 了混凝土的腐蚀类 型和腐蚀机理 ， 包括 了混凝土基 材水泥 的腐蚀类 型和机理 ， 钢筋 的锈蚀机理 和混凝
土结构 的腐蚀机理 ， 总结 了混凝土耐腐蚀性能的主要影响因素以及 它与抗渗性 能和抗冻性能之 间的关系 ； 讨论 了原 材料的选择 ， 包括水泥品种 、 料性 质、 集 拌合及养护用水的水质情况 、 外加 剂的种类 和掺合料 对混凝土耐腐蚀性 能的 影 响。从研究与分析普通混凝 土的结构形成人手 ， 指出了普通混凝 土高性能化 的可行性与必要性 ， 总结 了普通强 度 等级 的混凝土高性 能化的技 术途径 ， 并实例给 出其在天津地铁某 车站设计 中的应用 关键 词 ： 混凝土 ； 耐久性 ； 耐腐蚀性 ； 地铁设计 中图分 类号 ：Ｂ ０ Ｔ ３４
损 失达 ３ ％ 时 ， ２ 混凝 土就 会被 破坏 。
程界的广泛重视。提高混凝 土的耐久性， 节约资 对 源、 能源及 资金 均有 重大 的意 义 。
在水 泥 石 液相 中 ， 当石 灰 含 量超 过极 限浓 度 的
１ 混凝 土的腐蚀类 型和腐蚀机理
所 谓 腐 蚀 ， 材 料 与 其环 境 间 的物 理 化 学作 用 是 引起 材料 本身性 质 的变化 。 腐蚀 反 应 的场所 ， 先是 材 料 和腐 蚀 性介 质 之 首