法国标准NF P 18-011

1、法国标准 NF P 18-0111992年6月混凝土所处侵蚀环境的分类英语：混凝土所处侵蚀环境的分类德语：混凝土所处侵蚀环境的分类1992年6月由法国标准化协会出版的文献分册替换1985年相同参号的文献分册对应性：本文件出版之日存在与本文件主题相同的欧洲工程。本文献分册加入了混凝土所处环境侵蚀等级定义，为了保证混凝土强度等级，对在该环境下混凝土的制作提出了防范措施建议。在本文件编制的过程之中参考了国外出版物以及欧洲和国际工程，尽管专家们对选取的限值有很大的争议，但是仍然可以从中看出文件的益处。描述符 国际技术词汇分类汇编：建设材料，钢筋混凝土，预应力混凝土，强度，分类，环境，自然物质侵蚀防护，

2、保护措施，化学侵蚀，淡水，酸性环境，碱性环境，海水，盐度，铁，固态气体，参数表修订：与之前的版本相比做了一些修订，详见表5、6、7.标准化委员会成员主席：TUTENUIT先生秘书：FERNANDEZ女士法国标准化协会ADAM先生咨询工程师ALEXANDRE先生贸易政策和法律中心BESSET先生SNBPEBILLHOUET先生SABLOCRETEBOUINEAU先生建筑公共工程研究及试验中心BOUTIN先生SOCOTECBROCHERIEUX先生SPIE BATIGINOLLESBRUSIN先生CERIBCHARONNAT先生法国地质学科委员会CLAUZON先生瓦工工程国家协会COQUILLAT

3、先生建筑公共工程研究及试验中心DELORT先生ATILHGALLET先生EDFGROS JEAN先生CH SYND ENTREPRENEURSHAWTHORN先生UNIMIXJACQUES先生法国地质学科委员会LAINEFIB先生LARAVOIRE先生DAEILECAM先生EDF GDFLESAGE先生法国地质学科委员会MARMOTTAN女士SABLOCRETEMIERSMAN先生SURSCHISTE SAMONACHON先生CAMPENON BERNARDNOVAK先生SIKA SAPAILLERE女士法国地质学科委员会PLUMATATILHPOITEVIN先生咨询工程师SCHMOL先生SN

4、BATITHONIER先生FNTPTUTENUIT先生CONSEIL GENERAL DES PONTS ET CHAUSSEESVAUTRIN先生SETRAVINCENSINI小姐法国标准化协会目录一、目的4二、参考文献4三、概论4四、侵蚀环境类型和归因5五、侵蚀环境等级6六、侵蚀环境的影响方式76.1、液体76.1.1、淡水76.1.2、酸溶液86.1.3、碱溶液86.1.4、盐溶液86.1.5、海水的特殊情况96.1.6、油脂和油的特殊情况96.1.7、来自于内部的侵蚀的特殊情况：骨料-碱反应106.2、气体116.2.1、亚硫酸SO2116.2.3、碳酸C O2116.3、固体11七、

5、建议127.1、一般建议127.2、特别建议13八、参考文献14一、目的本文献分册目的为：- 确定钢筋混凝土和预应力混凝土的最普通的侵蚀环境，- 使用在侵蚀环境中混凝土制作的抗腐蚀性方面的建议。此文件为实践者在预防措施的选择上提供了基本的信息。在某些情况下为了使所采取的措施与特殊的环境条件相适应，有必要进行一些特殊的研究。二、参考文献P 18-584骨料-潜在碱硅酸反应P 18-585骨料-在碱性环境中的尺寸稳定性试验NF T 90-036水的碱度测定试验（碱量滴定测试法-完全碱量滴定法）ASTM C 227水泥集料混合物的潜在碱反应性的试验方法（砂浆棒法）ASTM C 289集料的潜在碱-氧

6、化硅反应性的试验方法(化学方法)三、概论根据技术规则所制作的混凝土在正常情况下强度是很好的，如果他的本质与其所处的环境相适应的话。决定混凝土强度的本质（密实度和透水性）是与下列因素相关的：- 成分：水泥种类，水泥剂量，细料含量，水灰比，拌合水的成分，结构，级配，骨料的矿物学特性，添加剂- 使用：投入，捣实，养护，保护层在表1中所描述的混凝土的保护等级是与在第五段中定义的环境的侵蚀性相对应的。保护等级保护措施等级1不需要特殊的保护措施。根据技术规则制作混凝土等级2混凝土的成分与使用要与环境条件相适应等级3在某些情况下，需要在等级2规定基础上增加对混凝土外部保护（涂层，油漆）或内部保护（浸渍）表一

7、：保护等级四、侵蚀环境类型和归因侵蚀环境可以分成3类- 气体环境：燃气和蒸汽- 液体环境：淡水，海水，盐溶液，酸溶液或碱溶液，废水，有机液体（油，石油，溶剂）- 固体环境：土，贮存物。尤其是通过采掘或溶解，最通常的情况下是通过水的方式。环境的侵蚀性取决于：- 具有侵蚀性的因素的浓度- 黏度（油）- 相对湿度。大气有可能：干燥（相对湿度60%），湿润（60%相对湿度75%），特湿润（相对湿度75%或者在混凝土的表面可以形成冷凝物）。特别对于气体而言，侵蚀度一般而言是随着相对湿度的增加而增加的。- 温度。温度的升高会加快反应速度。然而在受到硫酸盐侵蚀的情况下，在低温度时损害会更加严重。另外，冰冻可

8、能会增加化学侵蚀的影响。- 压力（气体，液体）- 环境的流动性（气体，溶液），使侵蚀因素的更新和交换变得容易，而且可能会诱发额外的力学影响（水流，波浪）- 温度和相对湿度的偶然循环（日常变化，季节变化，潮汐涨落的地区）会显著加快损害速度。- 生物影响（微生物，藻类，细菌）。混凝土的在侵蚀环境中的损坏程度与在这一环境下所处时间长短有关。五、侵蚀环境等级确定了四个侵蚀等级：弱度侵蚀环境，中度侵蚀环境，强度侵蚀环境和极强度侵蚀环境。表格2中集中列出上述四种等级，并列出了相应的表示符号，保护措施及保护等级。侵蚀环境符号标志保护措施保护等级弱度A1无需特别措施。根据技术规则制作混凝土，而且从其本质而言应

9、该是捣实的。1中度A2混凝土的成分与使用要与环境条件相适应（水泥剂量，水泥种类，水灰比，养护，添加剂）2强度A3混凝土的成分与使用要与环境条件相适应，其水泥性质，水泥剂量和水灰比要特别针对该种环境3极强度A4必须要对混凝土进行外部保护（涂层，油漆）或内部保护（浸渍）4表二：侵蚀环境等级定义表三：最普通的溶液和土壤的侵蚀度侵蚀等级A1A2A3A4侵蚀因素用mg/l表示浓度a)根据所含侵蚀性物质浓度及其pH值确定溶液侵蚀性：死水或流动速度慢的水，气候温和，压力正常具有侵蚀性的CO215-3030-6060-100100SO4-250-600600-15001500-60006000Mg+100-3

10、00300-15001500-30003000NH4+15-3030-6060-100100pH6.5-5.55.5-4.54.5-44b)淡水T.A.C1mé/lc)根据SO4-含量判断土壤侵蚀性干燥土壤中SO4-含量% 0.24-0.60.6-1.21.2-2.42.4从土壤中提取的mg/l的SO4-1200-23002300-37003700-67006700保护等级1234海水限值固定在3000mg/l具有侵蚀性的CO2：超出Ca和Mg碳酸氢盐溶液所需要的多余含量T.A.C完全碱量滴定测试法（标准 NF T 90-036）1mé=5°（法国）=2.8

11、76;（德国）通过HCL进行热萃取通过水进行萃取：水/土比=2/1表三：溶液和土壤的侵蚀性如果几种侵蚀因素同时出现，需要重视的是具有最强侵蚀度的因素，其浓度和pH值为最强侵蚀度对应的值。如果侵蚀因素的浓度低于弱度侵蚀对应的浓度，则环境被认为是不具有侵蚀性的（Ao）。例如：a）完全浸在海水中混凝土：中度侵蚀环境，保护等级2：- 海水中施工专用水泥（规格COPLA）（1）- 水泥剂量350kg.m-3（骨料 直径=30mm）- 水灰比0.55 b）在浓度为4000mg/l的硫酸盐溶液中的混凝土：强度侵蚀环境，保护等级2：- 抗硫酸盐水泥（规格COPLA）（1）- 水泥剂量350kg.m-3（骨料

12、直径=30mm）- 水灰比0.55六、侵蚀环境的影响方式6.1、液体6.1.1、淡水洁净的水或含有极少杂质的水可以溶解混凝土中钙成分。CL-和Na+的存在会加快溶解，Mg+和Ca+的存在会延缓溶解。完全碱量滴定测试（T.A.C.）得出的浓度低于1mé/l的水是弱度侵蚀性的。6.1.2、酸溶液酸溶液的特征是pH7。矿物酸或者有机酸的侵蚀性取决于所形成的盐的溶解度。活性矿物酸（HCL，HNO3，H2SO4）是强酸，其对水泥和石灰质骨料有溶解作用。硫酸H2SO4因为其本身的酸性和硫酸盐的形成而具有双重的侵蚀性，这种硫酸盐会产生能够沉淀的二次化合物（钙铝钒）。对于某些含有碳酸的水，其pH值不

13、能构成一个充分的标准，而且应该另外测量其具有侵蚀性的碳酸酐浓度。活性有机酸，例如来自于制糖厂，造纸厂，染坊，罐头厂，蒸馏厂，制革厂，乳品厂等等排放的某些废水中含有的乙酸，乳酸，丁酸，甲酸会侵蚀水泥中的钙成分。一般来说活性有机酸比矿物酸的侵蚀性要弱，在一些情况下甚至会形成保护层，例如在草酸和酒石酸。这些弱酸很少离解，其pH值稍微小于7，然而很可能对混凝土具有非常侵蚀性，通过碱离子或碱土离子对它们进行中和，会积累大量的H+离子。腐植酸对硬化混凝土的侵蚀性小。但是，在某些情况下腐植酸的H+离子可以与中性盐的阳离子相交换，从而形成活性酸，尤其是矿物酸。这些活性酸可能会延缓或抑制水泥的凝固。6.1.3、

14、碱溶液碱溶液的特征是pH7。硅酸盐水泥对浓度适中的碱溶液（例NaOH10%）的抗侵蚀性良好。然而，如果混凝土只是与溶液单面接触，而另一面进行蒸发的话，需要采取预防措施（充足的硬化，防水）。在这种情况下，尽管溶液浓度小，但是由于盐分的积累同样会对混凝土具有损害作用。6.1.4、盐溶液盐溶液的侵蚀性取决于形成物的性质（溶解度，沉淀），而这些性质又是与构成盐的阳离子和阴离子的种类有关的。6.1.4.1、阳离子- 镁：（氯化物和硫酸盐）氯化物和铝酸盐与水泥产生化学反应，发生阳离子根交换Mg+ Ca+，而这种化学反应会导致水泥的钙成分发生部分溶解，从而形成Mg(OH)2。- 铵：（氯化物，硫酸盐和硝酸盐

15、）非常有害，他们同样通过化学反应的离子根交换起作用。6.1.4.2、阴离子- 硫酸盐：会与水泥的铝酸盐发生化学反应并产生沉淀物：石膏CaSO4.2H2O和钙铝钒，3CaOAl2O3.3CaSO4.31H2O，其结晶物会产生混凝土裂缝。- 硝酸盐：除了具有强侵蚀性的硝酸铵（因为其阳离子的化合作用）以外，大部分的硝酸盐都是弱度侵蚀性的。- 氯化物：在素混凝土中，如果存在的数量很大的话，通过对其组成物的溶解度的影响，有可能对硬化水泥产生轻度侵蚀。在钢筋混凝土和预应力混凝土中，氯能够损坏钢筋的碱保护，从而产生侵蚀作用。- 硫化物：由于有空气和湿度的存在，氧化作用会导致硫酸盐的产生。在酸性环境下，通过氧

16、化作用可能会产生H2S，产生非常具有侵蚀性的硫酸。- 碳酸盐，磷酸盐，草酸盐，氟化物：与石灰作用形成不可溶解的化合物，且不会侵蚀混凝土。6.1.5、海水的特殊情况海水对水泥的损害主要归咎于硫酸盐离子和Mg+发生了上述类型的化合作用。氯离子的存在显著的减少了硫酸盐的影响，但是却对钢筋产生了影响。在冷天气时，硫酸盐的侵蚀性会增大。在热天气时，对硫酸盐的侵蚀性会稍微减少，但是其他物质的侵蚀强度会增加。总而言之，海水对钢筋混凝土的侵蚀作用会在热天气的时候更加严重。海水对完全浸没的混凝土的影响非常弱。那些没有与海水发生直接接触，但是却受到海浪影响的混凝土有可能会受到轻度损坏。最严重的侵蚀发生在潮汐涨落的

17、区域和被水溅到的区域。浪潮的力学作用，冰冻影响和生物侵蚀作用会加重海水的化学作用。6.1.6、油脂和油的特殊情况如果油脂和油不含酸，那么它们对做了防水的混凝土的侵蚀性是可以忽略不计的。皂化反应会产生一些不能溶解的保护物。其影响取决于温度，因为温度会改变粘度和穿透性。一些油，比如鳕鱼肝油，鲸鱼肝油，蓖麻油和椰子油是具有侵蚀性的，那么就需要对混凝土表面进行保护。6.1.7、来自于内部的侵蚀的特殊情况：骨料-碱反应混凝土间质性水溶解阶段的碱要么来自于水泥，要么来自于骨料本身，或者来自于外部环境，都有可能和一些类型的骨料发生反应，而且也会对构筑物的持久性不利。会产生两种类型的反应：6.1.7.1、和含

18、有白云石的骨料发生碱-碳酸盐反应（脱白云作用），其表现为：骨料的表面溶解和Mg(OH)2的产生伴随着碱性氢氧化物的再生，根据下列的化学方程式：其中M=Li，Na，K。这些反应会导致水泥-骨料的截面失去粘着力，而且产生混凝土裂缝。6.1.7.2、含有以多种结晶形式存在的粗糙的二氧化硅的岩石（蛋白石，玉髓，片岩，片麻岩，某些变质的花岗岩，石英石等等）产生碱硅酸反应。这个反应会导致钙碱质硅酸盐凝胶体沉淀物的产生。骨料-碱反应是和下列因素有关的：- 水泥的碱含量。下面所列出的限值范围也是有争议的：硅酸盐水泥中等价物Na2O（2）0.6%矿渣水泥中等价物Na2O（2）0.9%（矿渣含量50%）矿渣水泥中

19、等价物Na2O（2）2%（矿渣含量65%）- 骨料的性质：成分，结构，粒度，反应物含量（临界含量，可能仅在3%-5%左右）- 相对湿度：这是一个主要因素。骨料-碱反应一般在相对湿度85%的环境中发生。- 温度：在大约40°左右的时候，反应会急剧加快。- 湿润-干燥的循环过程（冰冻-解冻，潮汐涨落的区域，季节的变化）会加快反应。- 天气：在5-40年时间内可能会出现混凝土开裂现象。每次当环境条件（温度，相对湿度）促成骨料-碱反应时，都应该要进行骨料的潜在碱反应检测（岩性学分析，对潜在碱反应的矿物勘测，一些测试方法如法国规范P 18-584，P 18-585，美国规范ASTM C289，

20、ASTM C 227或其他规范中所提到的测试）。在现有的知识水平状况下，最有效的预防措施就是使用复合型水泥：含有30%的反应的白榴火山灰及至少占65%的矿渣水泥。注：（2）等价物6.2、气体燃烧气体和工厂排放的废弃可能包含活性矿物酸，有机酸，亚硫酸酐，硫化氢，碳酸酐。当气体下降到露点以下时会形成侵蚀性的溶液。另外，那些本身没有侵蚀性的气体成分可能会在水中溶解（混凝土层间水，雨水，雪），并会对混凝土产生有害作用：气体的侵蚀性会随着环境的相对湿度的增加而显著增强（相对湿度60%）。6.2.1、亚硫酸SO2在存在湿度的情况下，会产生氧化作用，最终产生硫酸和硫酸盐。6.2.2硫化氢H2S：存在于含有硫

21、化物和铁的温泉中，油漆在废水中（下水道），通过氧化作用，同样会导致硫酸及硫酸盐的形成。H2S的含量大于5mg/l的水被认为是具有侵蚀性的。6.2.3、碳酸C O2当C O2在湿度（50%相对湿度70%）环境中时，有利于混凝土的碳酸化。它的作用是增加混凝土的化学强度。但是在钢筋混凝土和预应力混凝土中，在湿度和氧气条件下，会对保护不充分的钢筋产生去纯化和腐蚀作用。6.3、固体含有硫酸盐的土壤，在潮湿条件下，和富含硫酸盐的水同样具有侵蚀的可能性。其侵蚀性取决于土壤含水量（含水层的水位，季节变化，水流，土壤疏松度），以及所包含的硫酸盐含量和性质（低溶解性的硫酸钙可能不如高溶解性的硫酸钠和硫酸镁那么危险

22、）。沼泽地里的土可能会含有碳酸，有机酸（腐植酸）。堆放的工业垃圾，生活垃圾等里面可能包含上述物质，这些物质很容易通过水的浸透引发出来，并对混凝土造成侵蚀。根据BAUMAN-GULLY所测出的土壤酸度20，标明该种土壤是弱侵蚀性的（用200立方厘米，0.1N的中性醋酸钠进行处理时，BAUMAN-GULLY酸度=100g土壤所释放的0.1N酸的立方厘米数）七、建议7.1、一般建议详见表格四-抗化学侵蚀混凝土制作的建议。侵蚀等级A2A3A4备注水泥种类根据侵蚀类型选择水泥（详见7-建议）最低水泥剂量（kg.m-3）可能根据骨料的最大尺寸（mm）水灰比0.550.50可能0.50考虑骨料的吸水性骨料级

23、配要符合混凝土的构成规则混凝土的和易度达到良好投放程度的硬度，且达到混凝土最大密实度。振捣，偶尔要使用催化剂不额外添加水保护层30mm40mm40mm额外保护不需要涂层，油漆，漆面，浸渍在预应力混凝土和海水情况下，最小剂量一直都是（D=骨料的最大粒径，用mm表示）作为参考的水灰比取决于水泥种类。同样取决于骨料的尺寸和工程的计算规则。表四-一般建议另外，在把混凝土暴漏在侵蚀环境中之前，要特别重视混凝土的养护问题。在制作混凝土的过程中，温度和相对湿度是两个最重要的参数，决定着混凝土的持久性。天气热时，可能会发生过量蒸发情况。天气冷时，蒸发过程不快，水合作用更加缓慢。混凝土养护不充分将会产生不良后果

24、，对混凝土的渗透性，强度和持久性不利。在钢筋混凝土中，海水不可以作为拌合水使用。尽可能的避免薄细结构元素和尖角。混凝土的密实度和渗透性分别与细料含量和及其反应性有关（80m）。7.2、特别建议关于水泥的选择上有一些特别的建议，在硫酸盐，海水和酸性溶液环境中，根据侵蚀性质和侵蚀等级选择水泥，详见表格5、6、7。侵蚀度保护等级水泥选择A11无特殊建议A22CPACPJ（矿渣，飞灰，白榴火山灰），CLC，CHF，CLKA33CPA，其中C3A5%，CHF，CLK，CPJ（飞灰，矿渣，白榴火山灰）（熟料C3A5%），含铝化合物水泥，CLCA44同A3，可能的+额外保护矿渣60%水泥CaO50%表五-硫

25、酸盐环境（土壤或溶液）建议选择的水泥暴露条件完全水淹潮汐涨落区域或溅水区域侵蚀度A2A3水泥选择CPA，其中C3A10%，CPJ（熟料C3A10%），CLK，CHF，CLC，含铝化合物的水泥含有矿渣的水泥，CHF，CLK，CPA，其中C3A5%，含铝化合物水泥，CLC保护等级22矿渣60%水泥CaO50%表六-海水环境建议选择的水泥侵蚀度保护等级水泥选择A11减少了C3S和C3A含量的CPACPJ（矿渣，飞灰，白榴火山灰）A22减少了C3S和C3A含量的CPACPJ（矿渣，飞灰，白榴火山灰）CHF，CLK，CPA。A33CHF和CLK型矿渣水泥（矿渣60%），含铝化合物水泥，CLC（水泥CaO50%）A44同A3，可能的+额外保护表七-酸性环境 建议使用的水泥表八给出了在钢筋混凝土和素混凝土的可允许的氯的限度，同时考虑到了可能会扩散到渗透性混凝土中的外部氯化物。混凝土类型氯的浓度素混凝土1%钢筋混凝土0.65%后张力预应力钢筋混凝土0.2%前张力预应力钢筋混凝土0.1%表八-在钢筋混凝土和素混凝土中的氯离子限值八、参考文献1、BICZOK I混凝土侵蚀，混凝土保护。Akad&