浅析天津地铁钢筋混凝土的腐蚀及防护

1、浅析天津地铁钢筋混凝土的腐蚀及防护摘要:结合天津地铁2号线沙柳路站的详细施工情况,阐述了硫酸盐、氯离子等对钢筋混凝土的腐蚀机理,并介绍了相应的防护措施,以进步地铁钢筋混凝土的耐久性。关键词:混凝土,硫酸盐,氯离子,腐蚀钢筋混凝土构造的耐久性问题一直没有得到很好的解决,为此这方面的研究日益受到重视,外界恶劣环境的侵蚀,会使混凝土保护层受损、开裂和剥落,从而使混凝土内的钢筋产生锈蚀,降低构件的耐久性和构造的平安性,特别是沿海地区的地下混凝土构造中的钢筋锈蚀更为严重。文中结合天津地铁2号线的沙柳路站的详细施工情况对钢筋混凝土的防腐性进展分析。1工程概况和地质特点沙柳路站位于河东区卫国道与沙柳路交口处

2、,主体采用现浇钢筋混凝土箱形构造形式;车站采用明挖顺作法施工。本工程岩土工程勘察报告显示,水质表层地下水对钢筋混凝土构造中的钢筋具有中等腐蚀性,对钢构造具有中等腐蚀性;微承压水对混凝土构造具硫酸盐中等腐蚀性,对钢构造具有中等腐蚀性。根据GB50307-1999地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察标准的规定,进展了腐蚀性试验得:主要腐蚀由硫酸盐和氯离子引起的,其中S42-最高浓度2291g/L,l-最高浓度4006g/L。它们交互作用,对钢筋混凝土形成侵蚀,影响其耐久性能。2钢筋混凝土腐蚀机理的分析2.1硫酸盐对混凝土腐蚀作用机理Na2S4,gS4等硫酸盐与混凝土中水泥的水化产物a(H)2反响生成:1

3、)钙矾石(3aAl233aS431H2),一种针状结晶体,固相体积是原来的1.5倍,由于是在固化了的混凝土中发生反响。因此,在混凝土内形成膨胀应力而引起混凝土构造的破坏。2)g(H)2,一种白色松软的不定形物质,会使水泥浆体的构造遭到破坏。3)氯化钙和石膏,其溶于水后会造成混凝土的浸析增加。4)硅酸镁水化物,其与硅酸钙水化物的取代反响会使混凝土强度下降。2.2氯离子对钢筋的腐蚀作用机理混凝土在水化作用时,水泥中氯化钙生成氢氧化钙,使混凝土中含有大量的H-,使pH值一般可到达1214,钢筋在这样的高碱环境中,外表容易生成一层致密的钝化膜。研究结果说明,这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀,只有这层膜遭到破

4、坏后,钢筋才开场锈蚀。2.2.1破坏钝化膜钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的。当pH值小于一定的数值时,就会难以生成钝化膜或已经生成的会逐渐受损。l-进入混凝土中并到达钢筋外表,部分钝化膜开场破坏,发生钢筋腐蚀。2.2.2氯离子导电作用由于混凝土构造中氯离子的存在,降低了阴极、阳极间的电阻,强化了离子通路,进步了腐蚀电流的效率,从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程。2.2.3形成腐蚀电流l-对钢筋外表钝化膜的破坏,使某些部位露出铁根本体,与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差。大面积的钝化膜区作为阴极发生复原反响,铁基体作为阳极而受到腐蚀。腐蚀由部分开场逐渐在钢筋外表扩展。2.2.4氯离子的阳极去极化作

5、用加速阳极过程者,称做阳极去极化作用,l-具有这样的作用:阳极:Fe2e=Fe2+,l-与Fe2+相遇生成Fel2,使Fe2+消失,从而加速阳极反响。但是Fel2是可溶的,在向混凝土内扩散遇到氢氧根离子发生反响,最后可氧化成铁的氧化物。在这个过程中,l-只起“搬运作用,而不被“消耗。因此,混凝土中的l-会周而复始的起破坏作用。2.2.5与水泥的作用对钢筋的锈蚀影响在一定的条件下,氯盐可与水泥中的铝酸三钙生成不溶性“复盐,可以降低l-含量,同时降低硫酸盐与铝酸三钙作用而发生“膨胀破坏。但当混凝土的碱度降低时,“复盐会分解重新释放出l-,对钢筋产生腐蚀。转贴于论文联盟.ll.3钢筋混凝土防护措施通

6、过上面腐蚀机理的分析,要进步钢筋混凝土的耐久性就要做到:保持混凝土的高碱度;进步混凝土的密实度,增强抗渗才能;控制S42-,l-的含量。3.1水泥和骨料材料的选择水泥是配置抗腐蚀混凝土的关键原料。为进步混凝土抗S42-腐蚀性和抗裂性能,选用含3A、碱量低的普通硅酸盐水泥和巩固耐久的干净骨料。并控制水泥和骨料中l-的含量;要重视单方混凝土中胶凝材料的用量和混凝土骨料的级配以及粗骨料的粒形要求,并尽可能减少混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。3.2掺入高效活性矿物掺料活性矿物质掺料中含有大量活性Si2及活性Al23。由于如今水泥产品的细度减孝活性增加,使得水化反响加速、放热加剧、枯燥收缩增加,导致混

7、凝土温度收缩和干缩产生的裂纹增加。将二级粉煤灰,S95级矿粉复合掺入混凝土中,可以减少热开裂,进步抗渗性,降低混凝土中钙矾石的生成量。3.2掺入高效活性矿物掺料活性矿物质掺料中含有大量活性Si2及活性Al23。由于如今水泥产品的细度减孝活性增加,使得水化反响加速、放热加剧、枯燥收缩增加,导致混凝土温度收缩和干缩产生的裂纹增加。将二级粉煤灰,S95级矿粉复合掺入混凝土中,可以减少热开裂,进步抗渗性,降低混凝土中钙矾石的生成量。3.3掺入高效减水剂一般情况下,材料的组合与配合比中对混凝土抗渗性最具影响力的因素是水灰比。因此在保证混凝土拌合物所需流动性的同时,应尽可能降低用水量。参加减水剂可以使水泥

8、体系处于相对稳定的悬浮状态,在水泥外表形成一层溶剂化水膜,同时使水泥在加水搅拌中絮凝体内的游离水释放出来,到达减水的目的。天津地铁2号线的详细施工中掺入了DF-6缓凝高效减水剂,以降低水灰比,增加混凝土的密实性。3.4掺加防腐剂针对地下水同时含S42-,l-,采用SRA-1型防腐剂,可以将水泥抗硫酸盐极限浓度进步到1500g/L。因为,其中的Si2与水泥的水化产物氢氧化钙生成水化硅酸钙凝胶,降低硫酸盐腐蚀速度;次水化反响也减少氢氧化钙的含量,降低液相碱度,从而减少了硫酸根离子生成石膏的钙矾石数量,减缓了膨胀破坏。同时它还相对降低水泥中铝酸盐的含量,它的氯离子浸透系数为抗硫酸盐水泥的0.1,为普

9、通硅酸盐的0.5,所以S42-和l-并存时,它更有利于抵抗盐类腐蚀。4施工要点和防腐效果严格控制混凝土施工质量,确保水灰比、坍落度在要求范围内,混凝土振捣按操作规程进展充分捣固,保证了混凝土的密实度,同时重视混凝土振捣后的抹面工作。施工后经检验,质量效果甚佳,深受建立单位好评,在天津地铁2号线施工中得到推广。5结语为进步混凝土的耐久性,选用了优质原材料,除水泥、水和骨料,并掺入了足够数量的矿物集料和高效减水剂,这样就减少了水泥用量、混凝土内部空隙率以及体积收缩;并结合施工天气,加强施工各环节控制,进步了其耐久性。但是混凝土是水泥、砂、石、水等多成分构成的一种性能多样化的材料,其性能不仅与组成材料有直接关系,而且还与施工技术,所处环境及维护条件等因素有关。因此,研究的工作难度大,进展慢。在这方面还需要做大量的研究工作,以便满足和适应当前建筑市场的需要。参考