浅谈防腐混凝土

浅谈防腐混凝土

摘要：20世纪80年代末以来,国内外学者提出了混凝土结构耐久性设计的新理念,认为混凝土构筑物的功能不但应承受设计荷载,而且应能持久地承受环境负荷,即要求构筑物在环境负荷作用下能在设计寿命内保持其设计功能不变。国内外相继制定了一系列的耐久性设计规范或指导性文件,针对不同环境条件和结果作用部位,采取了较强的可靠性、适用性和可修复性的有效防腐措施。本文对防腐混凝土进行了各个方面的介绍。

关键词：混凝土;防腐;施工;前景

前言

建筑结构防腐与裂缝控制是一个系统工程,近10年来,中国工民建向长期化、复杂化发展,商品砼普及应用,混凝土强度等级从C30到C50发展,这些因素导致钢筋混凝土结构开裂的机率增多。大多数土壤中都含有一些硫酸盐,若其硫酸盐浓度低,则对混凝土不会产生显著的影响;若硫酸盐浓度高,则可对其建筑物或构筑物的地下部分,如桥梁、隧道、涵洞和房屋的基础产生显著的破坏作用。这种破坏可能以膨胀形式出现而导致结构位移。硫酸盐膨胀也可使混凝土中的水泥水化产物丧失胶凝性,呈酥松状或糊状。中国隧道工程中也常遇到硫酸盐浓度高的地质环境。

一．混凝土腐蚀原因

1.1硫酸盐腐蚀机理

2-与硬化水泥浆的某些组成(水化硫铝酸钙、氢硫酸盐腐蚀是指环境中的SO

4

氧化钙)起化学反应,生成二水石膏或钙钒石,其相同体积比反应物增加一倍多,在水泥石内部产生很大的膨胀应力,造成混凝土膨胀开裂以至毁坏。环境水

中的SO

42-含量不同,能使硬化水泥浆产生不同性质的腐蚀,当SO

4

2-浓度较低时,

它使硬化水泥浆产生硫铝酸钙腐蚀,当SO

4

2-浓度>1000mg/L时,除了硫铝酸钙腐蚀外,还会产生石膏型的腐蚀。

从腐蚀的实际过程来看,硫铝酸钙腐蚀是由于生成钙矾石。最初使硬化水泥浆变成密实,强度增加。但随着钙矾石生成量的继续增多,产生局部膨胀压力,使结构胀裂,强度下降而破坏,在遭受硫铝酸钙腐蚀的试体上面可看到较大裂缝,而石膏的腐蚀是先经历一个强度降低的过程,继之膨胀、开裂。

砼后期膨胀出现裂缝,主要是:

(1)水泥中游离CaO过高,Ca(OH)

2

体积膨胀所致;

(2)水泥中MgO过高,Mg(OH)

2

体积膨胀所致;

(3)水泥和外加剂碱含量过高,与集料中活性硅等发生碱集料反应所致;

(4)有害离子Cl-、Mg++等侵入砼内部,导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。

1.2钢筋混凝土结构破坏主要原因

钢筋混凝土结构破坏主要原因是混凝土防腐性能低、混凝土保护层偏小;施工质量差以及管理和运行不当等。特别是早期的设计标准中并没有建筑物设计寿命的规定指标和可供选择的防腐耐久性技术措施。因此,通过国内外沿海钢筋混凝土结构物的破坏实例的调查、分析及造成的经济损失,针对环境作用等级和结构的不同部位采取防腐措施是非常必要的。

1.3引起水泥石腐蚀的原因

水泥中存在易引起溶蚀的Ca(OH

)2

和三硫型水合硫铝酸钙,水泥石本身不密实,水灰比过大硬化后毛细孔隙使腐蚀介质渗入其内部。因此为提高水泥石抗蚀

性能,应使用C3A含量较低的水泥(C2A<5%)或在水泥中掺入火山灰质活性材料, (如火山灰,粉煤灰等),这些材料易与被溶蚀的Ca(OH)

结合生成难溶的化

2

合物。粉煤灰颗粒分析表明,邹县优质粉煤灰的颗粒分布及比水泥大得多的比表面积,在混凝土中起填充、润滑、分散水泥的致密作用,使水泥石界面的粘结增强,从而提高混凝土的强度和耐久性。利用优质粉煤灰、防腐剂双掺技术,经合理设计配合比,可广泛应用于有防腐蚀要求的各类工程,适用于远距离输送的大流态商品混凝土,现场搅拌的塑性混凝土。而且节约能源,减少水泥用量。由于粉煤灰的掺入,使新拌或硬化后的混凝土性能极大改善,防腐混凝土较普通混凝土更加均匀、密实。因此,抗渗性、抗冻性及其它力学性能都有显著提高。二．防腐混凝土原材料的选择

考虑混凝土防腐主要是材料的耐久性,因为耐久性对结构的维修和更新费用,有重大的经济意义。耐久性被定义为材料在给定的环境条件下的使用年限。一般,密实的或不透水的混凝土具有长期的耐久性,其耐久性则取决于它的配合比、捣实的程度与养护、正常环境的温度与湿度。

在以往的工程中采用抗硫酸盐水泥配制防腐混凝土。但由于抗硫酸盐水泥作为特种水泥,目前国内生产厂家生产规模较小,并受工艺、运距、数量、价格较高等因素影响,制约了防腐混凝土商品化的发展。我们则利用普通硅酸盐水泥、NF C耐腐蚀防水剂和优质粉煤灰,配制防腐混凝土并应用到改线工程上,

既解决了混凝土的防腐问题,又降低了混凝土的成本,取得了较好的经济和社会效益。

2.1水泥

(1)水泥的矿物组成根据国内外有关资料分析表明,在水泥的各个

主要矿物组成中,C3A的含量大小对水泥的抗硫酸盐侵蚀能力影响最大,其次取决于C3S的含量。表1为水泥中各主要矿物的含量对抗硫酸盐性能的影响。

水泥用量的增加可提高混凝土的密实度,从而可以提高混凝土的抗硫酸盐性能。

高水泥用量会显著地增强混凝土的抗渗性,进而提高混凝土的抗侵蚀能力。防腐混凝土使用的水泥除物理性能满足标准要求外,其C3A含量不超过8%,同时为防止碱集料反应,应尽量采用低碱水泥,我们选用了“科华”牌P.O32.5水泥,该水泥需水量小,和易性好,与外加剂适应强,碱含量低,低碱水泥C3A含量< 0.6%,抗冻性、耐磨性、抗渗性等耐久性能突出。

2.2掺合料

在本项的混凝土施工过程中,掺入一定量的粉煤灰,可改善混凝土的抗腐蚀性能,因为首先用火山灰质混合材料将降低水泥中的C3A和C3S的含量,相当于

在混凝土中所用的胶结材料是低C3A和低C3S的水泥;其次这些火山灰质混

合材料的水泥水化过程中产生Ca(OH)

2

,引起化学反应生成C S H凝胶。

除了消除一部分Ca(OH)

2外,还能提高其强度。Ca(OH)

2

的消除将减轻其膨胀