耐海水腐蚀混凝土的配制技术研究
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抗海水腐蚀混凝土影响因素的研究试验大纲一、原理概述临海工程混凝土结构由于长期处于硫酸盐、氯盐等介质的环境中,其耐久性显著下降。
在海水中,对钢筋混凝土腐蚀最强的当属-cl 离子,-cl离子半径很小,具有很强的穿透力。
-cl离子透过混凝土保护层被吸附在钢筋阳极钝化膜上,产生电化腐蚀。
钢筋锈蚀速度很快,锈蚀钢筋体积膨胀,挤压破坏混凝土保护层。
要提高混凝土抗海水腐蚀性能,主要从两个方面着手,1、降低混凝土自身碱度;2、提高混凝土密实度,降低-cl离子渗透性。
混凝土检测电量法利用仪器测量通过混凝土的电压值、电通量累积值,可以快速评价混凝土的渗透性高低,即混凝土抗-cl离子渗透能力评价方法。
-cl离子在直流电压作用下,能透过混凝土试件向正极方向移动。
测量流过混凝土的电荷量或电导,就能反映出透过混凝土的-cl离子量。
二、试验目的1、在严格控制原材碱度的前提下,通过调整混凝土拌合物(水、水泥、粉煤灰等)各掺量,检测混凝土的抗渗强度、抗压强度及电通量,以确定混凝土的各拌合物的掺量、水灰比、抗压强度、抗渗强度与电通量的关系,从而找出混凝土抗-cl离子渗透能力的关键因素。
2、通过试验中配合比设计和对试验结果的研究,得出最终可以指导施工的最优配合比。
三、试验设备本次试验采用SW-6D混凝土 cl离子电通量测定仪和SW-6智能混凝土真空饱水机。
四、试验方案1、原材条件由于本试验中只讨论和拌合物掺和量变化对混凝土电通量的影响,而不考虑原材料本身碱度对电通量的影响,故对原材料本身质量需要严格控制。
因此按照《抗海水腐蚀混凝土应用技术导则》(DB44/T 566—2008)对原材料进行控制。
(1)水泥:采用硅酸盐水泥时,其质量应符合GB 175 的规定。
(2)粉煤灰:烧失量应符合GB/T 1596 中F 类I 级的规定,其它指标应符合F 类II 级的规定。
(3)减水剂:采用质量稳定且减水率不小于20%的高效减水剂或缓凝高效减水剂。
海水混凝土配比设计一、前言海水混凝土是一种专门用于海洋环境下的混凝土材料,其可以有效地抵抗海水的侵蚀和波浪的冲击,常用于海洋工程、港口工程、海底隧道等建筑结构中。
而海水混凝土的配比设计则是海洋工程中非常重要的一环,因为不同的配比会直接影响到混凝土的性能和使用寿命。
因此,本文将详细介绍海水混凝土配比设计的相关知识和要点。
二、海水混凝土的特点1. 抗盐雾腐蚀性能好:海水混凝土主要是通过控制混凝土中氯离子的含量和分布来提高混凝土的抗盐雾腐蚀性能,从而延长混凝土的使用寿命。
2. 抗冻性能好:海水混凝土中常添加空气致泡剂和防冻剂来提高混凝土的抗冻性能,防止混凝土在极端低温环境下出现开裂和损坏。
3. 抗压强度高:海水混凝土中的水泥、骨料和沙子等材料都是按照一定比例配制的,可以使混凝土的抗压强度远高于普通混凝土。
4. 抗渗性好:海水混凝土中常添加减水剂和矿物掺合料等措施来提高混凝土的抗渗性能,防止海水渗透到混凝土内部。
三、海水混凝土配比设计要点1. 水泥配比设计水泥是海水混凝土中最主要的材料之一,因此水泥配比的设计非常重要。
一般来说,海水混凝土中的水泥用量应该控制在280kg/m3~450kg/m3之间,同时应该保证水泥的品种和强度等级符合规定要求。
2. 骨料配比设计骨料是海水混凝土中的另一个主要材料,其主要作用是为混凝土提供一定的强度和稳定性。
一般来说,海水混凝土中的骨料用量应该控制在750kg/m3~1000kg/m3之间,同时应该保证骨料的粒径分布合理、石子表面无油污等。
3. 水灰比设计水灰比是混凝土中水和水泥的质量比,其大小直接影响到混凝土的强度和性能。
对于海水混凝土来说,一般应该控制水灰比在0.4~0.5之间,同时应该适当增加矿物掺合料等措施来提高混凝土的密实度和抗渗性能。
4. 矿物掺合料的选用矿物掺合料是指用于替代部分水泥的矿物粉末,如粉煤灰、硅灰等。
对于海水混凝土来说,适当添加矿物掺合料可以提高混凝土的抗盐雾腐蚀性能、抗渗性能和抗冻性能等。
海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究一、研究背景随着海洋工程的不断发展,海洋环境下混凝土结构防腐技术已成为研究的热点。
海洋环境对混凝土结构的腐蚀具有很大的影响,长期的海洋环境会导致混凝土结构的损坏和破坏,对海洋工程的安全和可靠性带来了巨大的隐患。
因此,如何有效地防止混凝土结构在海洋环境下的腐蚀问题,成为了海洋工程建设的重要课题。
二、混凝土结构在海洋环境下的腐蚀机理1.海水中的离子对混凝土的腐蚀海水中的氯离子和硫酸盐离子会对混凝土结构产生腐蚀作用,氯离子具有强烈的渗透性,可以穿透混凝土表面,进入混凝土内部,与钢筋接触,从而导致钢筋锈蚀。
硫酸盐离子则会引起混凝土内部的酸性环境,导致混凝土的侵蚀和脆化。
2.海洋环境下的生物腐蚀海洋环境下的生物腐蚀对混凝土结构也会产生很大的影响,海洋中的微生物和海洋生物会分解混凝土中的有机物质,从而引起混凝土的腐蚀和破坏。
三、海洋环境下混凝土结构的防腐技术1.混凝土结构表面的防腐处理混凝土结构表面的防腐处理是防止海水中的离子渗透进入混凝土结构内部的关键。
可以采用喷涂防腐涂料、涂刷防腐漆等方式对混凝土结构表面进行防护。
此外,还可以采用各种化学药品对混凝土结构表面进行处理,提高混凝土结构的抗腐蚀性能。
2.钢筋的防腐处理钢筋是混凝土结构中最容易受到腐蚀影响的部分,因此钢筋的防腐处理至关重要。
可以采用喷涂防腐涂料、涂刷防腐漆等方式对钢筋表面进行防护。
此外,还可以采用钢筋表面镀锌、镀铬等方式提高钢筋的抗腐蚀性能。
3.混凝土内部的防腐处理混凝土内部的防腐处理主要是采用化学防腐剂和缩微混凝土等方式对混凝土进行处理,提高混凝土的抗腐蚀性能。
4.其他防腐技术除上述防腐技术外,还可以采用防腐合金、防腐塑料等材料对混凝土结构进行防护。
四、海洋环境下混凝土结构的防腐技术研究进展1.防腐涂料的研究目前,防腐涂料是海洋环境下混凝土结构防腐的主要手段之一。
近年来,国内外研究人员对防腐涂料进行了大量的研究,开发出了一系列性能优良的防腐涂料,如环氧涂料、聚氨酯涂料等。
海水混凝土的配合比设计及应用技术一、前言海水混凝土是指在混凝土中加入海水或含盐水的淡水以及海水中所含的各种盐类,在保证混凝土强度和耐久性的情况下,使混凝土达到一定的防腐蚀性能的一种特殊混凝土。
海水混凝土广泛应用于海洋工程、港口码头、海底管道等领域。
本文将从海水混凝土的配合比设计和应用技术两方面进行详细探讨。
二、海水混凝土的配合比设计1. 海水混凝土的常见配合比设计要点(1)水泥用量海水混凝土的水泥用量要根据海水中的盐分浓度、海水混凝土的使用环境以及强度等级来确定。
一般来说,海水混凝土的水泥用量要比普通混凝土的水泥用量稍微多一些,这是为了保证混凝土的强度和耐久性。
(2)水灰比水灰比是海水混凝土中非常重要的一个参数,它直接影响混凝土的强度、耐久性和抗渗性能。
一般来说,海水混凝土的水灰比要比普通混凝土的水灰比略微小一些,这是为了保证混凝土的抗渗性能。
(3)骨料用量海水混凝土的骨料用量要根据混凝土的使用环境以及强度等级来确定。
在海洋工程中,一般采用高强度的骨料,如钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土等。
(4)掺合料用量掺合料是海水混凝土中不可缺少的一部分,掺合料的种类和用量直接影响混凝土的工作性能和耐久性能。
常用的掺合料有矿物粉、矿渣粉、硅灰等。
2. 海水混凝土的配合比设计方法(1)试验法试验法是海水混凝土配合比设计中最常用的一种方法。
通过试验来调整各种配合比参数,最终确定最佳的配合比。
常用的试验包括标准试验、试块试验、抗渗试验等。
(2)经验法经验法是海水混凝土配合比设计中比较常用的方法。
这种方法通过总结以往的经验和实际工程应用情况,得出一些经验公式或经验参数来指导配合比设计。
例如,国际上常用的Powers公式就是一种经验公式。
三、海水混凝土的应用技术1. 海水混凝土的制作工艺海水混凝土的制作工艺要比普通混凝土复杂一些。
在制作过程中,需要控制好各种配合比参数、骨料的质量、掺合料的用量等,以保证混凝土的强度和耐久性。
海水混凝土的配合比设计及应用技术1. 引言海水混凝土,顾名思义,是在海洋环境中使用的一种特殊类型的混凝土。
它由于具有抵抗盐水侵蚀和抗海洋环境侵害的特性而被广泛应用于海洋工程、沿海建筑和海岸防护等领域。
其中,配合比设计及应用技术是海水混凝土成功应用的关键因素之一。
本文将对海水混凝土的配合比设计及应用技术进行深入探讨,并分享我的观点和理解。
2. 海水混凝土的配合比设计原则海水混凝土的配合比设计旨在保证混凝土的强度、耐久性和抗渗性等性能,以应对海洋环境带来的挑战。
基于深度和广度的评估,我认为海水混凝土的配合比设计应遵循以下原则:2.1. 氯离子控制海水中的氯离子是混凝土腐蚀的主要原因之一。
在配合比设计中,应控制混凝土中的氯离子含量,以减少腐蚀风险。
一种常用的方法是增加矿物掺合料的使用量,如矿渣粉、硅灰等,以部分替代水泥。
这样可以降低混凝土的渗透性和氯离子扩散性能。
2.2. 抗硫酸盐侵蚀海水中含有硫酸盐等具有侵蚀性的物质,会对混凝土产生破坏作用。
在配合比设计中,应考虑采用特殊的水泥和骨料,以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
另外,适量添加掺合料也可以增加混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。
2.3. 抗压强度和耐久性的平衡海水混凝土既要满足一定的抗压强度要求,又要具备良好的耐久性。
在配合比设计中,应综合考虑这两个方面,以实现抗压强度和耐久性的平衡。
通常情况下,水灰比的控制和使用高性能混凝土材料可以达到这种平衡。
3. 海水混凝土的配合比设计方法基于上述原则,海水混凝土的配合比设计可以采用以下方法:3.1. 确定混凝土强度等级首先应根据工程需要确定海水混凝土的强度等级。
不同的项目对混凝土强度的要求不同,因此需结合具体情况来确定配合比设计的目标强度等级。
3.2. 确定水灰比水灰比是配合比设计中一个重要的参数,它影响着混凝土的工作性能、强度和耐久性等。
在海水混凝土的设计中,应根据强度和耐久性的要求,结合实际情况,确定适当的水灰比。
海工耐久混凝土优化配制【摘要】根据海工混凝土结构所处的环境,分析不同部位受到海水侵蚀风险程度,通过合成纤维技术、复合矿物外加剂优化配伍技术对海工混凝土进行优化配制。
【关键词】海工混凝土;耐久性;氯离子;合成纤维;复合矿物外加剂海港、放浪堤坝等与海水接触的建筑工程中的混凝土构件,称为海工混凝土。
海工混凝土长期受到海水的侵蚀及海浪的冲击等环境因素的影响,会导致混凝土出现裂纹,致使混凝土中的钢筋受到严重腐蚀,最终促海港工程达不到设计使用的期限要求。
因此,目前混凝土耐久性研究的一个重要研究方向。
1.海工混凝土侵蚀分析1.1混凝土结构不同部位侵蚀区域分析根据侵蚀原因及侵蚀效果,海水对其结构的侵蚀大体上划分为5种侵蚀区域。
大气区:因海水挥发到大气中,使大气中含有很高的盐分,当接触混凝土表面后,便在表面产生沉积。
一旦吸水潮解或水分溅落,此沉积的盐分将从表面孔隙向混凝土中渗透。
当浓度达到饱和后,将以晶体析出,产生膨胀应力,对结构产生破坏作用。
浪溅区:混凝土表面一直与飞溅的海水相接触。
海水中的盐分不断的由表面向混凝土内部扩散。
加之海水的冲刷,使该区域的侵蚀相当严重。
潮差区:在涨潮时,混凝土与海水相接触,落潮后,混凝土表面又暴露于大气中。
这种干湿交替作用,导致混凝土表面产生开裂剥落。
全侵区:由于混凝土完全浸没于海水中,隔离了大气环境,又没有干湿交替作用,所以混凝土受到侵蚀的速度相对较低。
泥浆区:该区位于海底,周围介质类似于全浸区,因此对混凝土的侵蚀也相对较轻。
但海底生物和硫酸盐还原菌等也容易对混凝土产生局部腐蚀。
在这几个区中,位于大气区的部分容易受到冰冻作用和埋入钢筋的腐蚀;浪溅区和潮差区不仅受干湿交替作用,冰冻作用、碱骨料反应、钢筋锈蚀都可能在此发生,使这两个区域特别容易开裂,所以这两个区域发生的损坏往往最大;而全浸区仅受海水的化学侵蚀,因缺氧并不暴露于冰点之下,故几乎无腐蚀。
1.2 氯盐的侵蚀海水中的nacl、mgcl2与水泥的水化物ca(oh)2作用,生成cacl2、mg(oh)2等物质,会严重破坏混凝土的内部结构,同时,大量的游离氯离子会导致钢筋产生锈蚀。
耐海水腐蚀混凝土的试验研究【摘要】分析了在海水中建造混凝土构筑物遭受腐蚀的可能原因并经试验验证,在混凝土中掺加复合矿物质掺合料,并采取提高密实度的措施,较好地解决了水泥石不耐腐蚀、密实度低和抗冻性差等问题,混凝土耐久性有了很大提高。
【关键词】海水;混凝土;腐蚀;防护0.概述海洋混凝土构筑物因海水腐蚀仅几年就已出现明显的混凝土剥蚀、开裂等现象。
很久以来,工程技术人员认为混凝土耐海水腐蚀的能力是良好的,因此,对于海水腐蚀的危害性没有足够的认识和重视,在这方面投入的研究也比较少,并且多数研究人员只是从单方面考虑混凝土的腐蚀过程和构筑物的使用条件,忽视了混凝土与海洋环境的相互作用对海上混凝土构筑物的有害影响。
1.海水的化学成分有资料显示,海水中有元素80多种,其含量的多少大不相同。
海水中的元素大多以离子形式存在,表现为无机的盐类。
海水中各种盐的含量比例比较稳定,但是海水的总含盐量在不同的海水里的变化范围很大。
有代表性的海水中主要盐分及其含量如表1所示。
2. 海水腐蚀混凝土的机理2.1溶出性腐蚀在通常情况下,与水泥石水化产物的溶解和迁移有关的溶出性腐蚀,似乎不可能发生在海水中的混凝土结构上,因为海水中所含的盐类首先会引起其它类型的腐蚀。
但是,由于水泥石与海水的相互作用,同混凝土接触的海水,特别是渗入混凝土内部的海水,其成分发生了很大变化。
在表层中的Mg2+和CO32-呈结合状态,从过饱和溶液中沉淀出来的CaSO4·2H20,也在发生交换反应的地方积聚。
渗入混凝土深部的海水含有大量的NaCl,以及一些CaCl2、CaSO4和少量未直接参加反应的其它盐类,这种成分的海水能够溶解水泥石的大多数组分,亦即已经形成了发生溶出腐蚀过程的条件。
然而,只要海水不渗入混凝土,溶出性腐蚀就不可能发生。
2.2阳离子交换型腐蚀镁盐(MgCl2+MgSO4+MgBr2)在海水中的含量仅次于NaCl,占海水总含盐量超过16.0%。
海水混凝土的制备及性能研究一、引言海水混凝土是指在混凝土中使用海水代替淡水进行制备的一种特殊混凝土,其具有良好的防盐渍性和抗海洋环境侵蚀的能力,因此在近海工程中得到了广泛应用。
本文旨在全面探讨海水混凝土的制备及性能研究。
二、海水混凝土的制备1.海水混凝土的原理海水混凝土的制备原理是利用海水中的氯化物离子与混凝土中的水泥反应,生成较为稳定的氯化钙,形成一定的防盐渍性能。
但是,海水中的氯化物离子含量较高,容易导致混凝土内部产生钢筋锈蚀等问题。
因此,在海水混凝土的制备过程中需要控制海水中氯离子含量,同时添加防锈剂等措施保证混凝土的耐久性。
2.海水混凝土的材料选择海水混凝土的材料选择需要考虑到混凝土的强度、耐久性、抗裂性等性能要求。
常用的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硬ening水泥等,同时需要选择合适的骨料和砂子,保证混凝土的质量。
3.海水混凝土的制备方法海水混凝土的制备方法主要有两种:一种是直接将海水作为混凝土的配制水,另一种是在混凝土制备过程中将淡水和海水按一定比例混合使用。
直接使用海水的方法简单方便,但是需要对海水中的氯离子含量进行控制;淡水与海水混合的方法可以有效降低混凝土中氯离子含量,但是需要控制淡水与海水的比例。
三、海水混凝土的性能研究1.海水混凝土的强度特性海水混凝土的强度特性受到多种因素的影响,如水泥种类、骨料种类、混凝土配合比等。
研究表明,与普通混凝土相比,海水混凝土的抗压强度和抗拉强度略有下降,但是其耐久性和抗裂性能较好。
2.海水混凝土的耐久性研究海水混凝土的耐久性研究表明,与普通混凝土相比,海水混凝土具有较好的防盐渍性和抗海洋环境侵蚀的能力,可以在海洋环境下长期使用。
但是,海水混凝土中氯离子含量较高,容易导致混凝土内部产生钢筋锈蚀等问题,因此需要添加防锈剂等措施保证混凝土的耐久性。
3.海水混凝土的抗裂性能研究海水混凝土的抗裂性能与混凝土的配合比、骨料种类、水泥品种等因素有关。
一般来说,海水混凝土的抗裂性能较好,可以延长混凝土的使用寿命。
海水浸泡下混凝土材料耐久性研究一、引言混凝土是建筑材料中最为常见的一种,其广泛应用于各种建筑结构中。
但是,混凝土材料在长期的使用中,面临着海水浸泡带来的耐久性问题。
海水中的氯离子、硫酸根离子等物质会对混凝土材料的性能造成不可逆的损害。
因此,对混凝土材料在海水浸泡下的耐久性进行研究,对于提高混凝土材料的使用寿命、保障建筑结构的安全具有重要的意义。
二、海水浸泡对混凝土材料的影响1. 海水中的氯离子会进入混凝土材料中,导致混凝土的钢筋锈蚀,从而降低混凝土结构的承载能力。
2. 海水中的硫酸根离子会与混凝土中的钙离子反应,形成硬质化合物,从而导致混凝土的体积膨胀,甚至出现裂缝,降低混凝土的耐久性。
3. 海水中的碳酸盐离子也会对混凝土材料造成影响,导致混凝土的碳化,从而损坏混凝土的结构。
三、混凝土材料的改性措施为了提高混凝土材料在海水浸泡下的耐久性,人们采取了许多改性措施,如:1. 添加掺合料:如硅灰、矿渣、粉煤灰等,这些掺合料可以提高混凝土的密实性和耐久性,从而提高混凝土在海水浸泡下的抗渗渗性。
2. 表面改性:采用颗粒修饰剂、涂覆剂等方法对混凝土表面进行改性处理,可以提高混凝土表面的抗水侵蚀性和抗氯离子渗透性。
3. 添加防渗剂:如聚氨酯防水涂料、聚合物材料等,这些防渗剂可以在混凝土表面形成一层防水膜,从而提高混凝土的耐久性。
四、耐久性测试方法为了研究混凝土材料在海水浸泡下的耐久性,需要进行一系列的测试,如:1. 浸泡试验:将混凝土试件放置在海水中,浸泡一定时间后取出,观察混凝土试件的变化情况。
2. 氯离子渗透试验:采用电导法或荧光法等方法,测试混凝土试件中氯离子的渗透深度。
3. 硫酸盐渗透试验:测试混凝土试件中硫酸盐的渗透深度。
4. 抗碳化试验:测试混凝土试件在碳酸盐环境下的耐久性。
五、结论海水浸泡对混凝土材料具有较强的侵蚀性,会导致混凝土材料的性能发生不可逆的损害。
为了提高混凝土材料在海水浸泡下的耐久性,可以采用添加掺合料、表面改性、添加防渗剂等改性措施。
海水侵蚀下混凝土耐久性能的研究一、研究背景随着全球气候变化及海平面上升,海水侵蚀对于海岸线建筑物的影响越来越大。
混凝土作为一种常见的建筑材料,其在海水侵蚀下的耐久性能受到了广泛关注。
因此,对于海水侵蚀下混凝土耐久性能的研究具有重要的实际意义。
二、海水侵蚀下混凝土的腐蚀机理混凝土结构在海水中的腐蚀过程主要是由于海水中的氯离子、硫酸根离子、碳酸盐等化学物质与混凝土中的水泥石及钢筋发生反应而导致的。
其中,氯离子是最主要的腐蚀因素之一。
氯离子进入混凝土结构后,会在混凝土中形成氯离子离子渗透层,这层区域的pH值下降,混凝土内部的钢筋开始发生腐蚀,从而导致混凝土的破坏。
三、影响混凝土耐久性能的因素1. 混凝土的配合比和强度等物理性能:混凝土的配合比和强度等物理性能直接影响混凝土的抗渗性和抗冻性。
2. 混凝土的孔隙结构:混凝土的孔隙结构是影响混凝土的抗渗性和抗冻性的重要因素。
孔隙结构越密集,混凝土的抗渗性和抗冻性就越好。
3. 混凝土的保护层:混凝土的保护层可以防止氯离子等海水化学物质的渗透,保护混凝土内部的钢筋不被腐蚀。
4. 海水的化学成分和环境条件:不同海域的海水化学成分和环境条件不同,对混凝土的腐蚀速度也有影响。
四、提高混凝土耐久性能的措施1. 优化混凝土的配合比和强度等物理性能,提高混凝土的抗渗性和抗冻性。
2. 优化混凝土的孔隙结构,减少混凝土内部的孔隙和微裂缝,提高混凝土的抗渗性和抗冻性。
3. 增加混凝土的保护层厚度,防止海水中的化学物质渗透到混凝土内部,保护混凝土内部钢筋不被腐蚀。
4. 选用耐海水侵蚀的材料,如玻璃纤维增强聚合物、耐腐蚀钢筋等。
五、研究方法1. 采集不同海域的混凝土样本,测量其物理性能和孔隙结构等指标。
2. 将混凝土样本暴露在不同海域的海水中,观察混凝土的腐蚀情况。
3. 采用电化学阻抗谱技术、电化学腐蚀测试等方法,研究混凝土在不同海域海水中的腐蚀机理和腐蚀速度。
4. 通过对比不同混凝土配合比、强度等物理性能对混凝土耐久性能的影响,提出优化混凝土配合比和强度等物理性能的建议。
耐海水腐蚀混凝土的配制技术研究不少海港码头、石油钻井平台等混凝土构筑物因海水腐蚀仅几年就已出现明显的混凝土剥蚀、开裂等现象。
仅仅单方面考虑混凝土的腐蚀过程和构筑物的使用条件是不够的, 还要考虑混凝土与海洋环境的相互作用, 譬如水位变化、海流、生物等因素对海上混凝土构筑物的有害影响。
所以在许多情况下必须对混凝土构筑物采取适当的应对措施, 亦即应在设计、施工及建筑物的使用过程中采取适当的预防措施, 否则, 海水及其环境可能损坏建筑结构, 甚至使其丧失使用价值。
海水腐蚀混凝土的机理包括:溶出性腐蚀、离子交换型腐蚀、膨胀性腐蚀
溶出性腐蚀:
在通常情况下, 与水泥石水化产物的溶解和迁移有关的溶出性腐蚀, 似乎不可能发生在海水中的混凝土结构上, 因为海水中所含的盐类首先会引起其它类型的腐蚀。
但是, 由于水泥石与海水的相互作用, 同混凝土接触的海水, 特别是渗入混凝土内部的海水, 其成分发生了剧烈变化。
在表层中的Mg2+和CO32- 呈结合状态, 从过饱和溶液中沉淀出来的大量CaSO4·2H2O, 也在发生交换反应的地方积聚。
渗入混凝土深部的海水含有大量的NaCl, 以及一些CaCl2、CaSO4 和少量未直接参加反应的其它盐类, 这种成分的海水能够溶解水泥石的大多数组分, 亦即已经形成了发生溶出腐蚀过程的条件。
然而, 只要海水不渗入混凝土,溶出性腐蚀就不可能发生。
只有当单面压头造成海水的渗透时,溶出性腐蚀的潜在可能性才成为破坏混凝土的因素。
另外, 在海水中的混凝土, 其表面上会产生或积聚大量的丁酸细菌, 当这些丁酸细菌不能为其它种类的细菌所平衡时,就能迅速破坏水泥石。
但在大多数情况下, 混凝土表面上的大量细菌能互相保持平衡, 即一种细菌的生命活动排泄物能被其它几种细菌所利用。
天然条件下的海水在细菌生物区与混凝土相接触时, 呈弱碱性反应( pH=8.3~8.4) , 而不是酸性反应。
仅在个别情况下, 当海水的条件有利于生物繁殖( 细菌类) , 或有利于植物( 藻类) 的生长, 并且两种情况不相混合时, 海水的性质才会有利于混凝土的腐蚀。
离子交换型腐蚀:
镁盐( MgCl2+MgSO4+MgBr2) 在海水中的含量仅次于NaCl,占海水总含盐量超过16.0%。
镁盐能与硬化水泥石中的成分产生阳离子交换作用, 新生成物不再能起到“骨架”作用: Mg2++Ca( OH) 2→Ma( OH) 2↓+Ca2+
Mg2++ 3CaO·2SiO2·3H2O+2H2O→ 3Ca2++3Mg( OH) 2 ↓ +2SiO2·H2O
Mg( OH) 2 和SiO2·H2O 均无凝胶特性, 从而使水泥石软化。
所产生的Ca2+ 一部分形成可溶性CaCl2, 随扩散而被带出水泥石,使水泥石孔隙率和渗透性提高; 另一部分则形成石膏( CaSO4·2H2O) , 会进一步产生膨胀性腐蚀。
膨胀性腐蚀:
海水中的硫酸盐与水泥石中Ca( OH) 2 起置换作用而生成石膏:
SO42-+Ca( OH) 2+2H2O→CaSO4·2H2O+2OH-
在水位变化区域, 石膏在水泥石中的毛细孔内沉积、结晶,引起体积膨胀, 使水泥石开裂, 最后材料转变成糊状物或无粘结力的物质。
而处于水下的混凝土, 所生成的石膏会与水泥石固态单硫型水化硫铝酸钙和水化铝酸钙作用生成三硫型水化硫铝酸钙( 钙矾石) :
3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O+2CaSO4·2H2O+15H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
4CaO·Al2O3·12H2O+3CaSO4·2H2O+12H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+Ca( OH) 2 生成的三硫型水化硫铝酸钙含有大量的结晶水, 其体积比原来增加1.5 倍以上, 因此产生局部膨胀压力, 使水泥石结构胀裂, 强度下降而造成破坏。
譬如原东德Magdeburg 城Elbe 河桥桩被硫酸盐严重侵蚀, 在4 年内由于混凝土膨胀, 将桩升高8cm造成广泛开裂,
导致必须拆除并重建大多数桥桩。
1958 年美国在弗吉尼亚州的诺福克市, 对1945 年投入
使用的大量混凝土桩进行了研究, 这些桩位于海水下6m 处的腐蚀最为严重。
对腐蚀物
提高混凝土耐腐蚀性的试验研究:
改善水泥石的基本组成:
造成水泥石腐蚀的内在原因是水泥石中存在易被腐蚀的Ca( OH) 2 和水化铝酸钙。
因此, 设法降低这两种成分的含量能有效地提高水泥石耐海水腐蚀的能力。
实践证明, 在混凝土中掺加粉煤灰等活性矿物质掺合料能显著减少Ca( OH) 2 的
含量, C3A 的相对含量也有所降低。
同时也能显著减小水化热,降低混凝土内外温差, 减少微裂缝等缺陷, 增加硬化混凝土的体积稳定性和化学稳定性。
用硅酸盐水泥P·I 42.5 级和内掺40%磨细粉煤灰( 比表面积6 500cm2/g) 分别制作
两组混凝土试件, 标准养护7d 后, 各有一组继续标准养护, 另外两组放入温度为( 20±
2) ℃的流动的海水中, 1 年后分别进行抗压强度试验, 并计算耐腐蚀系数。
提高混凝土的密实度:
由于混凝土自身的特点, 在混凝土内部存在连续的毛细孔隙, 从而使腐蚀性介质极易
通过孔隙侵入水泥石内部, 加速水泥石的腐蚀。
在实际工程中要提高混凝土的密实度可采取: 选择级配良好的粗细骨料; 合理的设计混凝土配合比; 尽可能降低W/C; 改善施工方法以
及掺入密实抗渗剂等。
试验采用改变W/C 的方法来配制不同密实度的水泥砂浆试件, 标准养护7d 后分别置
于温度为( 20±2) ℃的流动的海水中持续24 个月, 然后测定其变形值和变形速率。
在混凝土中掺加防腐抗渗剂:
在混凝土中掺加防腐抗渗剂, 其能与有害物质化合成不溶性盐类或综合物, 并借助于
扩散作用从混凝土中浸出, 从而提高混凝土自身的防腐能力; 抗渗剂能提高混凝土的抗渗
透能力, 减少有害物质向混凝土内渗透或扩散; 从而提高混凝土的防腐能力。
掺防腐抗渗剂混凝土的耐海水腐蚀性和抗渗性: 试验用水泥采用P·I 42.5 级, C3A 含量13.65%; 级配良好的河砂, 细度模数Mx=2.80; 花岗岩碎石, 最大粒径31.5mm, 连续粒级, 含泥量0.36%; 自来水; 防腐型高性能防水剂, 减水率16.5%。
试验时控制水泥用量及砂、石用量相同, 混凝土拌合物坍落度相同, 掺与不掺防腐剂的混凝土分别制作8 组抗压
试件和一组抗渗试件, 抗压试件标准养护7d 后各取出一组放入流动的温度为( 20±2) ℃
的海水中浸泡24 个月, 抗渗试件标准养护28d 后做抗渗试验。
冷热干湿循环试验:
将在混凝土中掺加防腐抗渗剂的标准养护28d 的抗压试件各取出一组放入海水浸泡
16h, 捞出放入75℃的烘干箱中烘4h, 再取出置于室温下停放4h, 24h 为一循环, 如此连
续做60 次循环, 然后进行抗压强度试验, 并计算耐腐蚀系数。
抗冻融试验:
将在混凝土中掺加防腐抗渗剂的标准养护28d 的抗压试件各取出4 组, 一组立即做抗压强度试验, 余下三组进行抗冻融试验。