鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抵抗氯鹽或硫酸鹽侵蝕的成套防治技術(shù)

　　摘要：為了提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在氯鹽或硫酸鹽環(huán)境中的服役壽命，本文提出了“隔、阻、緩”一整套耐久性提升技術(shù)：發(fā)明有機(jī)外防水技術(shù)與無機(jī)滲透強(qiáng)化技術(shù)，“隔”離海水的侵蝕；發(fā)明混凝土高效鹽結(jié)晶抑制技術(shù)和侵蝕性離子傳輸抑制技術(shù)，大幅降低SO42- 對混凝土的腐蝕和Cl-的傳輸“阻”止有害離子的侵蝕；發(fā)明鋼筋長效阻銹技術(shù)，延“緩”鋼筋銹蝕。
　　Abstract： In order to enhance the service life of reinforced concrete structures in the environment of chloride salt or sulphate， this paper proposes a set of durability improvement technologies for "separation， resistance， and retardation"： the invention of organic external waterproof technology and inorganic osmotic strengthening technology to separate erosion from seawater； invention of concrete high-stable salt crystallization suppression technology and aggressive ion transmission suppression technology， which significantly reduce the corrosion of SO42- to concrete and Cl-transport， to resist harmful ion erosion； invention of steel long-term rust-proof technology， to retard rebar corrosion.
　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；氯鹽環(huán)境；耐久性；“隔、阻、緩”
　　Key words： reinforced concrete；chlorine salt environment；durability；"separation， resistance， retardation"
　　中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0121-04

0 引言

　　隨著海洋及西部大開發(fā)戰(zhàn)略正逐步實(shí)施，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所面臨的服役環(huán)境愈加嚴(yán)苛，主要體現(xiàn)在服役環(huán)境中的侵蝕離子（Cl-、SO42-）濃度愈來愈高，嚴(yán)重威脅著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。這些嚴(yán)酷的環(huán)境主要集中在海洋地區(qū)以及西部鹽湖地區(qū)。我國幅員遼闊，海洋面積達(dá)299.7萬平方公里，占總面積的31%；另外我國大西北有4大鹽湖區(qū)共上千個鹽湖，其中，新疆鹽湖區(qū)有102個，青海鹽湖區(qū)有33個，內(nèi)蒙古鹽湖區(qū)有370多個，西藏鹽湖區(qū)有220 多個；鹽湖鹵水的含鹽量高達(dá)海水含鹽量的5倍～10倍，具體如表1所示，而且主要是以硫酸鹽、氯鹽為主，對混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性構(gòu)成嚴(yán)重威脅，是造成結(jié)構(gòu)工程過早失效的主要原因。例如：拆除中的青島北海船廠修船碼-服役壽命不到32年，青島海港站擋浪壩工程位于小麥島，服役壽命僅有23年；OPC在鹽湖鹵水干濕交替條件下，2～3年即發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，破壞位置主要在地面上30cm區(qū)域。
　　絕大多數(shù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性提升技術(shù)的目標(biāo)都是為了延緩混凝土中鋼筋銹蝕，延長結(jié)構(gòu)中銹蝕孕育期，進(jìn)而提高嚴(yán)苛環(huán)境中結(jié)構(gòu)的安全服役壽命。針對西部鹽湖中氯鹽、硫酸鹽單高與雙高等特定，本文提出“隔、阻、緩”一整套關(guān)鍵技術(shù)用于保障鋼筋混凝土的服役壽命�！案�、阻、緩”整套關(guān)鍵技術(shù)具體指，采用有機(jī)外防水技術(shù)與無機(jī)滲透強(qiáng)化技術(shù)，“隔”離海水的侵蝕；采用混凝土高效鹽結(jié)晶抑制技術(shù)和侵蝕性離子傳輸抑制技術(shù)，大幅降低SO42- 對混凝土的腐蝕和Cl-的傳輸，“阻”止有害離子的侵蝕；采用鋼筋長效阻銹技術(shù)，延“緩”鋼筋銹蝕。

1 氯鹽與硫酸鹽的侵蝕機(jī)理概述

　　1.1 氯鹽侵蝕
　　氯鹽主要是通過引起鋼筋的銹蝕引起混凝土膨脹開裂，進(jìn)而影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性�；炷�土基體中的氯離子主要以三種形式存在：化學(xué)結(jié)合氯、物理吸附氯與自由氯離子。外界環(huán)境中的氯離子主要通過擴(kuò)散作用、毛細(xì)管作用、滲透作用進(jìn)入到水泥基材料，發(fā)生化學(xué)結(jié)合以及物理結(jié)合，剩余的自由氯離子繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)鋼筋表面富集致臨界濃度開始產(chǎn)生破壞。對于水泥基材料，氯離子固化能力越強(qiáng)，自由氯離子越少，侵蝕破壞程度就越輕[1]。
　　研究者[2]指出C3A含量越高，孔溶液中自由氯離子的含量就低，結(jié)合氯離子就越多，這里的C3A是指有效鋁酸鹽含量（硫酸鹽、碳酸鹽反應(yīng)之后剩余的）。Tang L研究表明普通混凝土的氯離子結(jié)合能力與水膠比以及骨料的關(guān)系不大，與C-S-H含量有很大的聯(lián)系。Zibara則比較了不同組分對氯離子的結(jié)合能力，C3A>C4AF>C3S>C2S。Arya C、羅睿指出硅灰的加入會降低氯離子的結(jié)合能力，而礦渣、粉煤灰卻因?yàn)檩^高的鋁相含量增加了氯離子結(jié)合能力；曹青[3]進(jìn)一步研究指出，礦物摻合料對氯離子結(jié)合能力的提升幅度，由大到小的順序?yàn)椋浩�高嶺土、礦渣、鋼渣、粉煤灰；此外莫利偉[4]指出粉煤灰和礦粉雙摻的改善效果比單摻的好。岳青瀅[5]在研究陽離子類型對于氯離子固化能力的影響，大小趨勢如下：Ca2+>Mg2+>K+≈Na+。碳化通過影響水化產(chǎn)物以及pH來改變氯離子結(jié)合能力，Zibara、曹青指出總結(jié)兩方面的影響，碳化會使氯離子固化能力下降；王紹東指出碳化能夠使Cl-型AFm轉(zhuǎn)化為CO32-型AFm，釋放出氯離子，加速侵蝕過程。電場條件下比自然狀態(tài)下氯離子的結(jié)合能力要低，影響大小主要依據(jù)于電場強(qiáng)度的大小。

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