内陆盐渍土环境下混凝土结构耐久性研究报告

1、-. z.陆盐渍土环境下混凝土构造耐久性研究陆盐渍土环境下混凝土构造耐久性研究摘要：本文以我国西部陆盐渍土地带环境下的混凝土构造为背景，详细分析该环境下耐久性的影响因素、作用机理，并提出合理的技术措施，以保障复杂环境下的构造耐久性。关键词：盐渍土环境；混凝土耐久性；腐蚀机理；解决措施正文：1.研究背景我国西部、等西北部地区，不仅冬季寒冷、枯燥、日照时间长，而且其土壤属陆盐渍土，含有大量的SO42-1.43%、Cl1-0.82%和 Mg2-0.62%等离子。这些地区的桥梁、隧道等构筑物的混凝土构造遭受冻融循环、盐侵蚀、剧烈温差等多因素的共同破坏作用，混凝土构造的服役环境极其恶劣。 我国正在实行西

2、部大开发的政策，因此，大量的根底设施要建立在盐渍土地带环境下。由于盐渍土地带环境下的混凝土腐蚀速度远远超过一般环境下环境的腐蚀速度，不得不进展工程修复，因此造成了巨大的经济损失。所以，研究该环境下的混凝土的耐久性的研究具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。2.西部盐渍土环境下混凝土构造耐久性的影响因素综述在西北地区，高寒、大温差、强辐射、枯燥、大风沙、盐碱腐蚀等恶劣气候环境使得混凝土构造处于干湿变化、温度变化、冻融循环、盐碱腐蚀、风蚀等多种自然因素的作用下，日积月累，在混凝土构造中极易产生剥蚀、裂缝等，对混凝土的耐久性造成了很大的不利。 大体可将这些因素分为气蚀，磨损，冻融等物理因素，以及硫

3、酸盐，碳化，碱-集料反响等化学因素。3.西部盐渍土环境下混凝土构造耐久性的影响因素作用机理3.1冻融循环冻融破坏形式:混凝土冻融破坏有两种根本形式冻胀开裂和冻融剥蚀。冻胀开裂的特征是混凝土产生裂缝，裂缝在外表连结的同时向部扩展延伸；盐冻剥蚀破坏是典型的冻融剥蚀破坏形式。冻融循环破坏机理：混凝土的抗冻性是混凝土受到物理作用(干湿变化、温度变化、冻融变化等)后反映混凝土耐久性的重要指标之一。混凝土冻融作用破坏机理是混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两局部组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在*负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观构造中产

4、生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观构造中迁移和重分布引起的渗管压。由于外表力的作用，混凝土毛细孔隙中的水的冰点随着孔径的减小而降低。当胶凝孔水形成冰核的温度在-78以下时，由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。另外胶凝不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土部微观构造，当经过反复屡次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大。开展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。3.2氯离子腐蚀1)、破坏钢筋外表钝化膜水泥水化的高碱性使混凝土钢筋外表产生一层致密的钝化膜。钝化膜只有在高碱性环境中才

5、是稳定的，当pHl15时，膜层就开场不稳定；当pH9，88时该钝化膜生成困难，或将已经生存的钝化膜逐渐破坏。氯是极强的去钝化剂，它进入混凝土到达钢筋外表吸附于局部钝化膜处时，可使钢筋外表pH值降低到4以下，从而破坏钢筋外表的钝化膜，使钢筋外表逐渐产生腐蚀。2、在钢筋外表逐渐形成腐蚀电池，如果在大面积的钢筋外表上形成高浓度氯化物，则氯化物所引起的腐蚀可能是均匀性腐蚀，但是在不均质的混凝土中，常见的是局部坑状腐蚀。腐蚀电池作用的结果是，在钢筋外表产生蚀坑，由于大阴极对应于小阴极，蚀坑开展迅速很快。3、加速了去极化作用氯离子不仅促成了钢筋外表的腐蚀电池，而且加速了电池的作用。混凝土中氯离子的存在强化

6、了离子通道，降低了阴阳极之间的欧姆电阻，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了电化学腐蚀过程，使钢筋承载力大幅度下降。 3.3钢筋碳化大气环境下,混凝土碳化是一个缓慢的破坏过程,混凝土的碳化速度与构造混凝土保护层的质量和大气环境密切相关。空气中的二氧化碳通过保护层混凝土孔隙,由外向进展扩散,在一定的湿度条件下,与混凝土中的Ca(OH)2反响生成CaCO3。由于碳化后的混凝土碱度降低,将造成钢筋外表钝化膜破坏,保护层混凝土失去对钢筋的保护作用。野外暴露环境中的水、氧气会通过保护层扩散到钢筋和混凝土界面,使钢筋发生电化学腐蚀反响。由于钢筋锈蚀后体积较原体积增大24倍,锈蚀层会导致保护层胀裂。开裂后的钢筋

7、混凝土构造会以更快的锈蚀速度劣化,最后导致耐久性失效、构造承载能力下降甚至诱发构造破坏。在干旱地区施工的混凝土桥梁,由于表层混凝土枯燥快、水化不充分等原因,在高原环境强烈的温差变化和风效应影响下,混凝土的收缩和脆性的增加,造成混凝土外表出现网状裂纹,使酸性气体在普通混凝土中扩散速度较快,这对野外暴露环境下桥梁混凝土的抗碳化性能是不利的。 3.4硫酸盐腐蚀硫酸盐对混凝土的破坏，硫酸盐对硬化水泥的腐蚀属于膨胀性腐蚀，在侵蚀过程的初始阶段，由于硫酸盐在混凝土空隙中逐渐形成积聚，从而使混凝土的相对密度和强度有所增加，当混凝土中的孔隙和毛细孔中的结晶体继续增长而明显膨胀的时候，如芒硝与混凝土中Ca(OH

8、)2反响生成石膏，可使体积膨胀约2倍。石膏进一步与混凝土中铝酸三钙反响，生成硫铝酸钙，其体积又可膨胀2倍。由此产生的巨大应力，足以引起混凝土微观构造甚至宏观破坏。此外，硫酸盐渗入混凝土中，在干湿交替的条件下，发生结晶也能引起体积膨胀。4.该环境下可采取的有效措施4.1预防硫酸盐腐蚀的措施严格选择原材料，降低混凝土组分与硫酸盐反响的活性。选择含硫酸盐少的集料、拌合水及外加剂等来控制混凝土部硫酸根离子含量；选用抗硫酸盐水泥或掺加矿物掺合料不仅使混凝土中易与硫酸盐反响生成膨胀性物质产生破坏的物质与矿物掺合料进展反响而生成能在硫酸盐侵蚀环境中稳定存在的物，还能改善混凝土的孔构造，提高混凝土的密实性，有

9、效切断硫酸盐离子进入混凝土部的通道。改善混凝土的孔隙构造，提高混凝土的致密性。满足混凝土工作性的情况下，尽可能地降低单位用水量，以获得致密的混凝土，减小孔隙率和孔径；进展合理的养护，使混凝土强度稳定开展，减少温度裂缝；通过掺加矿物掺合料以提高水泥石强度及致密度，降低SO42-的侵蚀能力。增设必要的保护层。当侵蚀作用较强或以上措施不能奏效时，可在混凝土外表涂上一层耐腐蚀性强且不透水的保护层如沥青、塑料、玻璃等来隔离混凝土与侵蚀溶液的接触。 4.2增强混凝土的抗冻性措施4.2.1掺用引气剂和减少剂及引气型减水剂掺用引气剂是提高混凝土抗冻性的主要措施,实践证明,掺有引气剂的混凝土比不掺引气剂的混凝土

10、后退1015年出现外表剥落等冻害现象。严格控制水灰比,提高混凝土密实性密实度是混凝土强度的主要指标,水灰比是影响密实度的主要因素,提高混凝土的抗冻性,必须从降低水灰比入手。当前较有效的方法是掺减水剂特别是高效减水剂,生产实践证明掺入水泥重量的0.5%1.5%的,可以减少用水15%25%,使混凝土强度提高20%30%,抗冻性提高10%左右。4.2.3加强早期养护或掺入防冻剂防止混凝土早期受冻常用的热养护方法有电热法,蒸汽养护法及热拌混凝土蓄热养护法。早强剂,防冻剂目前仍以氯盐,亚硝酸盐为主,三乙醇胺复合早强剂使用也较普遍,近几年来工程中使用的无氯盐早强减水剂和防冻剂,对钢筋无锈蚀作用,在10左右

11、气温条件下,使混凝土具有较强的抗冻害能力,从而保证冬季施工。 4.3抗氯离子及碳化措施构造采用高性能混凝土。侧重于高性能、抗渗性、体积稳定性、强度等。同时，充分的湿养护是使其获得高强度、低孔隙率和高抗氯离子扩散能力所必不可少的。协同保护采用高性能混凝土来控制裂缝的产生与开展，再用钢筋阻锈剂抑制腐蚀，最后用具有一定弹性的涂层封闭涂装，以起到协同保护作用。这样钢筋阻锈剂起到。拾遗补缺的作用，有效地阻止钢筋腐蚀发生，从而延长钢筋混凝土的使用耐久寿命。涂料涂刷构造外表层保护钢筋混凝土中实施涂料涂装保护是一种经济实用的防腐蚀技术措施。但涂装质量的控制十分关键，因此，实施涂料涂装的钢筋混凝土构件，首先必须

12、进展控裂设计，至少到达构件在不同工况条件下受拉弯区裂缝的缝宽根本不变，以确保涂层保护的效果。完好的混凝土保护涂层具有阻挡腐蚀性介质与混凝土外表的接触特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。增加混凝土保护层厚度:这是提高劣质土钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。不仅可以防止氯离子的腐蚀还可以防止钢筋的碳化。但是保护层厚度并不能无限制地增加。当保护层厚度过厚时，混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用，在正常情况下接触盐渍土构造件保护层厚度不小于40mm为宜。5.结论混凝土构造的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进展多方面的工作。钢筋混凝土构造耐久性应由正确的构造设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土构造的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续开展.影响构造耐久性的因素很多，混凝土质量及其保护层是在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的