P18-011腐蚀性中文

1、法国相关标准 ISSN 0335-3931 P18-011 1992.06混凝土腐蚀性环境的分类E: 混凝土腐蚀性环境的分类D: 混凝土腐蚀性环境的分类该资料手册由法国标准化协会于1992年发布。取代了1985年5月颁布的原有标准。相关：自发布日起，欧洲其他国家对于该行业仍在进行相关研究。分析：该资料手册明确了混凝土对环境的腐蚀等级以及混凝土制造过程中为保证工程质量应采取的预防措施。 国外出版物，以及欧洲和国际工程已经考虑到文件的编制，利息是众所周知的，但所选择的限制值仍专家们饱受争议。描述：国际技术专有名词：建筑材料，钢筋混凝土，预应力混凝土，持久性，等级，环境，抵抗自然因素，保护措施，化学

2、侵蚀，淡水，酸性环境，碱性环境，海洋环境，海水，盐浓度，离子，气体，资料库。更改：与原有标准不同处，见表5.6.7更正：由法国标准协会（afnor）编写发行地址：tour europe cedex 7 92049 paris la défense 电话：（1）42 91 55 55印刷：1992.06年第一版混凝土 法国标准协会 P18B标准制定委员会成员主席：TUTENUIT 先生秘书长：FERNANDEZ 女士名字 单位ADAM先生 顾问工程师ALEXENDRE先生 CTPLBENSIMHON先生 CSTBBESSET先生 SNBPEBILLHOUET先生 SABLOCRETEB

3、OUINEAU先生 CEBTPBOUTIN先生 SOCOTECBROCHERIEUX先生 SPIE BATIGNOLLESBRUSIN先生 CERIBCHARONNAT先生 LCPCCLAUZON先生 水泥工程国家协会COQUILLAT先生 CEBTPDELORT先生 ATILHGALLET先生 EDFGROSJEAN先生 CH SYND ENTREPRENEURSHAWTHORN先生 UNIMIXJACQUES先生 LCPCLAINE先生 FIBLARAVOIRE先生 DAEILECAM先生 EDF GDFLEROUX先生 LAFARGE BETONS GRANULATSLESAGE先生 L

4、CPCMARMOTTAN女士 SABLOCRETEMIERSMAN先生 SURSCHISTE SAMONACHON先生 CAMPENON BERNARDNOVAK先生 SIKA SAPALLERE女士 LCPCPLUMAT先生 ATILHPOITEVIN先生 顾问工程师SCHMOL先生 SNBATITHONIER先生 FNTPTUTENUIT先生 桥梁和污水管首席顾问VAUTRIN先生 SETRAVINCENSINI女士 AFNOR目录 页数1. 目标 32. 参考资料 33. 概况 44. 腐蚀性环境专业词汇 45. 腐蚀性环境分类 56. 腐蚀性环境操作方法 76.1 液体 76.2 气体

5、 96.3 固体 107. 建议 107.1一般建议 107.2特殊建议 118. 文献目录 141. 目标该资料手册的目标是：确定钢筋混凝土和预应力混凝土最容易被腐蚀的环境混凝土制造过程中为保证工程质量应采取的预防措施该手册为操作者提供了相关基本信息个以便采用合理的预防措施。然而，为适应不同的环境，特殊情况应该特殊对待。 2. 参考资料P 18-584 石子料碱硅土环境可能发生的反应P18-585 石子料碱环境下的稳定实验NF T90-036 水实验测定碱（碱量滴定法，全碱滴定法）ASTM C 227 水泥中的碱活性测试成分聚合（砂浆杆法）ASTM C 289 成分活性测试（化学方法）3.

6、概况只要混凝土内在品质与所处环境的特质相符，同时符合制作工艺的相关规定，其持久性便可以得到保证。混凝土内在品质（密集性，渗透性）决定其持久性，同时还有其他因素影响成分：水泥种类，水泥的配量，细微物质含量，水和泥的比例，加水搅拌，构造，粒度分布曲线，石子料的矿物成分，添加剂使用：放置，泥土夯实，混凝土养护，钢筋的添加环境腐蚀性具体可见段落5，表1可见混凝土防护的三个等级。图表1防护等级防护等级防护措施等级1不需要特别的防护措施。制造的混凝土需符合制作工艺的相关规定。等级2混凝土内在成分组成应与所处环境所需的特质相一致。等级3特殊情况下，需要外部防护（抹灰，粉刷）或内部防护（浇铸），同时混凝土内

7、在成分组成应与所处环境所需的特质相一致。4. 腐蚀性环境专业词汇主要分为三类：气态环境：煤气，蒸汽液态环境：淡水，海水，盐溶度，酸溶度，碱溶度，残余水，有机液体（润滑油，石油，溶剂油）固态环境：土壤，库存产品。此类物质一般都是由水和有害物质提取或分解产生。环境的腐蚀程度主要取决于：腐蚀因素的密集程度粘度（润滑油）相对湿度。大气湿度分为：干燥（相对湿度<60%）,湿润（60%相对湿度75%）,特别湿润（相对湿度>75%或者混凝土表面产生冷凝现象）。腐蚀性等级与相对湿度成正比，特别对于煤气。温度：温度的上升促进了反应的速度。然而，对于硫酸盐，在低温下会加速物质的降解。另外，结冰产生的影

8、响可归为化学侵蚀。压力（气体，液体）环境的迁移（气体，溶液）可加速腐蚀因子的再生和交换，同时可能产生其他金属性的影响（水流，浪潮）气温和相对湿度的周期会加速降解的速率。（日变化，季变化，潮差）生物反应（微生物，水藻，细菌）腐蚀性环境下，混凝土的降解同时取决于曝光时间的长短。5. 腐蚀性环境分类腐蚀性等级分为四类：弱腐蚀性，中腐蚀性，强腐蚀性，特强腐蚀性。图表2列出了腐蚀性的四个等级，以及它们的标志、防护措施以及相应的防护等级。图表2腐蚀性等级的定义环境标志防护措施防护等级弱腐蚀性A1不需要特别的防护措施。制造的混凝土需符合制作工艺的相关规定。1中腐蚀性A2混凝土内在成分组成应与所处环境所需的特

9、质相一致。（水泥配料，水泥种类，水和泥的比例，水泥的养护，添加剂）2强腐蚀性A3特殊情况下，混凝土内在成分组成、水泥配料、水和泥的比例应与所处环境所需的特质相一致。3特强腐蚀性A4需要外部防护（抹灰，粉刷）或内部防护（浇铸）4图表3列举了溶液和日常土壤的腐蚀等级图表3溶液和土壤的腐蚀等级a)溶液的腐蚀等级取决于腐蚀成分的浓度和溶液的pH: 停滞或流速慢的水流，温暖的气候，适中的压力。腐蚀等级A1A2A3A4腐蚀成分成分使用单位mg/l腐蚀性CO2（*）15-3030-6060-100>100SO4-250-600600-1500(1)1500-6000>6000Mg+100-300

10、300-15001500-3000>3000NH4+15-3030-6060-100>100pH6.5-5.55.5-.54.5-4<4海水的规定范围是3000mg/lb)淡水T.A.C(*)<1 mé/l-c)SO4-的含量SO4-在干燥土壤的百分比(*)0.24-0.60.6-1.21.2-2.4>2.4土壤中提取的SO4-（mg/l）(*)1200-23002300-37003700-6700>6700防护等级1223（*）腐蚀性的CO2=过多的CO2溶解于Ca和Mg酸性碳酸溶液中。（*）T.A.C 全碱量滴定法（NF T 90-036号标准

11、） 1 mé= 5法国单位= 2.8 德国单位（*）热HCL的析出物（*）水的析出物：水/土壤=2/1如果众多腐蚀因素同时具备，腐蚀等级将根据腐蚀成分的浓度或是pH值判定为超强腐蚀。如果腐蚀成分达不到等级划分的最低标准，则判定为没有腐蚀性（A0).例如：a) 全部浸入海水的混凝土：中腐蚀性，防护等级：2海洋工程中的水泥（COPLA(1)标准）水泥的配量 350kg.m-3(D石子料=30 mm)水/泥0.55.b)浸入浓度为4000mg/l硫酸溶液的混凝土：强腐蚀性，防护等级：2抗硫酸水泥（COPLA(1)标准）水泥的配量350kg.m-3(D石子料=30 mm)水/泥0.50.6.

12、 腐蚀性环境操作方法6.1 液体6.1.1 淡水纯水或淡水都能够溶解混凝土中的钙成分。溶解会释放Cl-和Na+离子，消耗Mg+和Ca+离子。采用全碱滴定法，如水中含量小于1mé/l 则视为弱腐蚀性。6.1.2 酸性溶液pH值小于7时，溶液视为酸性。矿物酸或有机酸的腐蚀性取决于已经形成的盐的溶解度。游离的矿物酸（HCl, HNO3,H2SO4）均属于强酸，它们都能溶解水泥和钙质石子料。硫酸H2SO4具有双重腐蚀性，一方面由于它的酸性，另一方面，它含有硫酸盐，其产生的物质具有膨胀性。（钙矾石）。对于含有碳酸的水质，对其pH值没有明确的标准，具有腐蚀性的碳酐应单独测定。游离的有机酸（如乙酸

13、、乳酸、甲酸）存在于某些使用过的水质中，可以侵蚀水泥中的钙。此类酸主要来自于制糖厂，纸厂，染坊，罐头厂，酒厂，制革厂，炉渣厂等。它们比起矿物酸，腐蚀性相对较小，同时会形成保护膜，如草酸，酒石酸。这些弱酸的pH值都略低于7，但它们对混凝土的侵蚀性却不小。它们与碱离子或碱土离子中和发生离解反应，并产生大量的H+离子。腐殖质酸对于硬化后的混凝土的腐蚀性相对较小。但是，在某些情况下，它们可以将中性盐里的阳离子置换H+离子，同时形成游离的酸，特别是矿物酸。它们能延迟或抑制水泥的腐化。6.1.3 碱性溶液pH值大于7时，溶液视为碱性。普通水泥能够抵抗中度的碱性溶液（比如NaOH<10%).但是，当混

14、凝土的一面与溶液相接触，另一面会产生蒸发效应时，就应采用一定的防护工作。在这种情况下，即使腐蚀成分较少，但由于盐分的堆积，也会产生侵蚀作用。含有添加物的水密比普通水泥抗腐蚀性差。矾土水泥混凝土也会被毁坏。（1） 常设联合委员会业务包括混凝土催化剂，水利粘合剂，城市规划、住房、交通所需的砂浆、灰浆。6.1.4 盐性溶液盐性溶液的腐蚀性取决于其成分的特性（可溶性，膨胀性），即盐的阳离子、阴离子的种类。6.1.4.1 阳离子镁：（氯化物和硫酸盐）它们造成Ca+和Mg+的相互交换，从而溶解其中的钙离子，产生Mg(OH)2.铵：（氯化物、硫酸盐、硝酸盐）有害的，具有反应。6.1.4.2 负离子硫酸盐：它

15、们和水泥中的铝酸盐相互反应，产生膨胀物质：石膏CaSO4.2H2O和钙矾石3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O,其结晶会产生混凝土的断裂。硝酸盐：铵类硝酸盐由于阳离子的聚合会使腐蚀性增强，大多数的硝酸盐都是弱腐蚀性。氯化物：没有钢筋的混凝土，具有良好质量，其对硬化的水泥腐蚀性较小，对其溶解度的影响小。对于钢筋混凝土和预应力混凝土，氯能够破坏钢筋的碱保护层，从而造成腐蚀。硫化物：一旦接触空气、有湿度，它们氧化会昌盛硫酸盐。在酸性环境下，会生成H2S，具有很强的腐蚀性。碳酸盐，磷酸盐，草酸盐，氟化物：它们与石灰生成不溶解物质，不能破混凝土。 6.1.5 海水的特殊情况海水对水泥产生退化现

16、象主要是由于硫酸盐离子和Mg+的聚合，如上所述。氯化物离子会减轻硫酸盐对钢筋的反应。在寒冷的环境，硫酸盐的腐蚀性会增强。当温度较高时，硫酸盐的腐蚀性会减轻，但同时其他的破坏会增强。总而言之，在温度较高时，海水对钢筋混凝土的破坏会更严重。海水对全浸在水域里的混凝土的腐蚀性较小。对于没有和海水直接接触，但会溅到浪花的混凝土，海水会腐蚀它们。腐蚀最严重的地方是涨潮和海浪地带。除去海水的化学反应，还会有海浪的金属反应，结冰和生物污染。6.1.6 油脂和润滑油的特殊情况油质不是酸性的，它们对不渗透的混凝土的腐蚀性是可忽略的。皂化反应会产生不溶解物质。反应取决于温度的高低，温度会改变油质的粘度和穿透性。一

17、些油物质具有腐蚀性，需要在混凝土表面涂抹保护层，如鳕鱼油、鲸鱼油、蓖麻油，干果油。6.1.7 物质本身腐蚀的特殊情况：碱石子料的反应由水泥构成的混凝土内含有碱性物质，或石子料本身，或外部环境易于和某些物质反应，会对工程质量产生持久的危害。两种反应如下：6.1.7.1碱-碳酸盐（脱白云）与含白云石的石子料的反应，会使石子料的表面不易溶解，同时产生Mg(OH)2,再与碱氢氧化物发生反应：CaMg(CO3)2+2MOHMg(OH)2+CaCO3+M2CO3M2CO3+Ca(OH)22MOH+CaCO3和M=Li, Na, K.这些反应会导致水泥石子料界面聚力减弱和混凝土的断裂。6.1.7.2岩石表面

18、结晶不充足的各种硅石（乳白石、玉髓、片岩、变质的花岗岩，石英岩，等等）与碱反应。会产生膨胀的硅酸盐。碱石子料反应的其他影响因素：水泥中的碱含量。以下标准所定的范围仍有争议:普通水泥Na2O(1) 0.6%矿渣混凝土（>50%渣） 0.9%矿渣混凝土（>65%渣） 2%石子料的特性：成分，结构，颗粒度，反应物质的含量（存在的临界含量是3%到5%之间）相对湿度：这是主要因素。碱-石子料反应要在相对湿度>85%的环境下。温度：40摄氏度左右，反应加速。加湿干化物理周期（结冰解冻，涨潮地域，季节更迭），反应加速。时间：混凝土的断裂会在5至40年产生。当环境条件（温度、相对湿度）有利于

19、碱石子料反应时，应采取一定措施控制反应的发生（岩类学分析，对发生反应的矿物的认知，如法国标准P 18-584 和美国标准ASTM C 289， ASTM C 227或其他标准所列）。 在当前的学术范围，最有效的防护措施是控制水泥的组成成分：30%的白榴火山灰，65%矿渣。6.2 气体工业燃烧产生的气体和废气均包含着游离矿物酸，有机酸，硫酸酐，硫化氢，碳酸。当温度低于露点，腐蚀性溶液会形成。另外，气体本身不含有腐蚀性物质，会在水中（混凝土内含水，雨水，雪水）溶解，并产生对混凝土产生有害反应：气体的腐蚀性与环境的相对湿度成正比。（相对湿度>60%）.6.2.1 亚硫酸酐SO2 在潮湿环境下氧

20、化会生成硫酸和硫酸盐。6.2.2 硫化氢H2S:存在于含铁的硫酸温泉水中，特别是使用后的水（污水管）。氧化会生成硫酸和硫酸盐。H2S含量高于5mg/l，则视为具有腐蚀性。（1）Na2O=Na2O+0.658 K2O6.2.3 碳酸酐CO2当CO2所在环境的湿度适合（50%湿度70%），混凝土会发生碳化现象，从而提高混凝土的抗腐蚀性。但是对于钢筋混凝土和预应力混凝土，由于潮湿和氧化，CO2会产生去纯化和对未涂保护层的钢筋的腐蚀。6.3 固体在潮湿的环境中，含有硫酸盐的土壤的腐蚀等级与富含硫酸盐的溶液相同。腐蚀性取决于土壤中的水（水层面、季节更迭、水流、土壤的疏松），体积和硫酸盐的特性（不易溶解的

21、硫酸钙比可溶解的硫酸镁和硫酸钠腐蚀性小）。沼泽土壤含有碳酸，有机酸（腐殖酸）。工业排出的垃圾和家庭垃圾等含有的某些物质，如上列举，将有可能通过渗透的水腐蚀混凝土。根据BAUMAN-GULLY标准，酸性大于等于20的土壤属于弱腐蚀性（BAUMAN-GULLY酸性=）7. 建议7.1 一般建议制作抗腐蚀性混凝土的一般建议可见图表4.其中包括使用放置前对混凝土的养护工作。制作过程中，温度和相对湿度是影响混凝土持久性的两个重要因素。气温较高时，会有过分蒸干的危险。气温较低时，过程会适当减缓，但是水合作用也同样减慢。不正确的养护会对混凝土渗透性、抗压力和持久性产生消极影响。制作钢筋混凝土时，不可用海水对

22、混凝土进行加水搅拌。在测量时，尽可能避免使用过于精密的构件和锐角设计。混凝土的密实度和渗透性分别与微小物质（80um）的含量和反应性相关。图表4一般建议腐蚀等级A2A3A4备注水泥的种类根据腐蚀的类型选择水泥（见第7章建议）水泥的配量（kgm-3）(*)550/(*)700700/偶尔石子料的最大尺寸采用mm计量水/泥（*）0.550.500.50偶尔需注意石子料的吸收石子料粒度测定应符合混凝土制造的标准。可切性坚实并有良好的适用性，符合混凝土的最大密实度。振动，添加剂的使用。不需额外加水钢筋保护层（*）30mm 40mm40mm其他防护不需要抹灰，粉刷，覆盖层，浇铸（*） 对于预应力混凝土和

23、海水中的混凝土，最小配量均为700/。（D=石子料的最大尺寸采用mm计量）。（*）水和泥的比例与水泥的种类有关。（*）同时取决于石子料的尺寸和工程计算的标准。7.2 特殊建议根据特性以及腐蚀等级选择水泥的特殊建议，可见图表5、6、7，分别针对硫酸盐、海水和酸性溶液。图表5含硫酸盐的环境（土壤或者溶液）选择水泥的建议腐蚀等级防护等级水泥的选择A11没有特殊建议A22CPA海洋CPJ(矿渣，飞灰，白榴火山灰) 海洋CLC,CHF,CLKA32CPA含C3A5%，CHF(*), CLKCPJ 矿渣，飞灰，白榴火山灰窑渣中C3A5%矾土水泥CLC(*)A43同A3+额外防护措施（*）矿渣 60%(*)

24、水泥中的CaO50%图表6海水选择水泥的建议海水放置条件完全浸入涨潮和溅水地段腐蚀等级A2A3水泥的选择CPA中C3A10%CPJ(窑渣中C3A10%)CLK,CHF,CLC,矾土水泥含有矿渣的水泥CHF(*),CLK,CPA中C3A5%矾土水泥，CLC(*)防护等级23（*）矿渣 60%(*)水泥中的CaO50% 图表7酸性环境选择水泥的建议腐蚀等级防护等级水泥的选择A11CPA中含有C3S和C3ACPJ(矿渣，飞灰，白榴火山灰)A22CPA中含有C3S和C3ACPJ(矿渣，灰，白榴火山灰),CLC,CHF,CLKA32矿渣水泥（矿渣>60%）CHF,CLK,矾土水泥CLC(水泥中CaO<50%)A43同A3+额外防护措施 图表8