氯盐环境下钢筋混凝土水池等结构的防腐方法解读
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关于氯盐混凝土腐蚀去除及防护的若干方法人工渔礁中的一个方向是用海砂海水做为材料做混凝土,海砂海水属于高碱高盐材料,对于钢筋混凝土的影响是致命的。
但是,如果做成功的话也是一个新亮点。
高碱高盐,主要是破坏钢筋的氧化膜,从而腐蚀钢筋,引起混凝土膨胀破坏之类的操作,对混凝土本身的影响倒是比较小。
阅读《混凝土结构耐久性概论》,发现了两种比较有效的方法,这两种方法分别从对成品的修复及长期防护入手,效果明显,且已有适用于工程化的实例,对海砂海水混凝土应该是一个很好的启发。
电化学脱盐法。
利用电化学脱盐法能够有效去除钢筋混凝土中的氯离子。
电化学脱盐法,即对成品混凝土进行电化学处理,使被部分腐蚀、钢筋氧化膜破损、含氯离子高的混凝土进行脱氯,从而提高PH值,修复氧化膜,转入健康的工作状态。
原理:电赢、阳极混凝土钢筋(阴极)图1-2电化学脱盐过程示意图电化学出氯离子过程中有关化学反应:阳极:4OH=2H2O+O2+4e2CΓ=C12+2eH2O+C12=HC1+HC1O研究结果:1、电化学脱盐对钢筋混凝土材料抗压性能影响不大,但是随着脱盐周期的增加,钢筋和混凝土之间的粘结性能降低,电化学脱盐技术可以引起混凝土材料内部孔隙特征的变化。
1、使活化钢筋逐渐恢复钝化的趋势。
2、研究结果表明水灰比对电化学脱盐效率有显著影响,水灰比高的试件,混凝土密实度低,电化学脱盐效率高。
心得:通过文章发现,电化学法对脱盐效率比较高,可用于对渔礁的混筑之后的脱盐,减轻氯盐的腐蚀。
但是,考虑到渔礁要用在海水中,四周的环境都是高盐,在投入海水之前脱氯难以治本,所以,还得再考虑渔礁的长久抗渗性。
外加电流阴极保护技术。
海洋环境下,外加电流阴极保护技术是防止氯化物污染造成钢筋锈蚀的理想技术,对新结构和旧有结构都能起到很好的腐蚀控制作用。
外加电流阴极技术,是通过钢筋腐蚀只在阳极进行,而阴极并不发生腐蚀的原理,在使用过程中,通过外电源把钢筋变成纯阴极,从而从理论角度上消除了腐蚀的可能性。
混凝土中氯盐腐蚀的原理一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,但它并不是永久的,长期的使用和环境的影响会导致钢筋锈蚀和混凝土开裂。
混凝土中氯盐腐蚀是其中一种常见的破坏方式,它会使混凝土结构失去其原有的强度和稳定性,从而影响建筑的安全和使用寿命。
本文将从混凝土中氯盐腐蚀的原理、影响因素、防治方法等方面进行探讨。
二、氯盐腐蚀的原理1.氯离子的作用氯离子是引起混凝土腐蚀的主要原因之一。
氯离子在混凝土中的作用是加速钢筋的腐蚀,因为钢筋在混凝土中是保护性的,如果混凝土中的氯离子浓度太高,就会破坏钢筋表面的保护层,使钢筋暴露在外面,这样就会导致钢筋锈蚀。
此外,氯离子还会破坏混凝土中的硅酸盐胶凝材料,使混凝土失去原有的强度和稳定性。
2.腐蚀过程混凝土中的氯离子进入钢筋表面后,会与钢筋表面的氧气和水分子反应,形成氯化铁离子和氢氧化铁离子,这些离子会使钢筋表面的保护层受到破坏,进一步加速钢筋的腐蚀。
同时,钢筋表面的腐蚀产物会在钢筋周围形成一个厚度不断增加的铁锈层,这会使钢筋的直径变大,从而使混凝土表面产生裂纹,最终导致混凝土的失效。
3.影响因素混凝土中氯盐腐蚀的发生和发展受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:(1)氯盐浓度:氯盐浓度是影响混凝土中氯盐腐蚀的主要因素之一,氯离子的浓度越高,混凝土中的钢筋就越容易受到腐蚀。
(2)温度和湿度:温度和湿度也会影响混凝土中氯盐腐蚀的发生和发展。
在高温和湿度条件下,混凝土中的水分会增加,这会使氯离子更容易进入钢筋表面,从而加速钢筋的腐蚀。
(3)混凝土质量:混凝土的质量也是影响混凝土中氯盐腐蚀的重要因素之一。
如果混凝土的质量不好,其中的氯离子浓度就会增加,从而加速钢筋的腐蚀。
(4)使用环境:使用环境也会影响混凝土中氯盐腐蚀的发生和发展。
如果混凝土处于海洋环境或者污染环境中,其中的氯离子浓度就会增加,从而加速钢筋的腐蚀。
三、防治方法混凝土中氯盐腐蚀的防治方法主要包括以下几个方面:1.控制氯盐浓度控制混凝土中的氯盐浓度可以减缓混凝土中氯盐腐蚀的发生和发展。
海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性技术措施分析随着社会发展的需求与技术的进步,使得公路桥梁的建设由内陆水环境延伸为沿海甚至跨海环境,在新环境的要求下,钢筋混凝土桥梁的防腐耐久性技术日趋重要。
然而处于海水环境中的钢筋混凝土桥梁结构,由于氯盐环境的影响导致结构内的钢筋极易锈蚀,进而大幅度降低了桥梁的使用寿命,对结构的安全也带来了危害。
据工业发达国家报道,钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内,使用寿命大幅缩短,结构大量返修,造成的损失往往能达到总投资的40%。
本文主要分析了海水环境下桥梁结构腐蚀的原因,并就海水环境下的桥梁结构防腐耐久性技术措施从结构形式、构造及材料选择等几个方面进行分析论述。
最后,针对北方海洋环境下桥梁的设计和施工,提出具体的提高桥梁抗腐蚀性的技术措施。
一、海水环境下的桥梁结构腐蚀原因分析一般来讲,砼内部的高碱性能使钢筋表面形成一层钝化膜,保护钢筋免受锈蚀。
而钢筋锈蚀往往也就开始于其表面钝化膜的破坏。
在海水环境下,它的破坏主要有以下原因导致:首先是供氧不足。
一般来讲,钢筋表面钝化膜要保持良好需要一定浓度的氧流量(一般为0. 2~0. 3mA/m2),而水下环境的氧流量一般很低,进而导致钝化膜的厚度逐渐减小直至完全消失,导致钢筋非常缓慢的腐蚀。
再有,海水环境下的桥梁结构由于经常与海水接触并处于潮湿环境中,因各种原材料挟进砼中的氯离子以及海水中的大量氯离子不断渗入到钢筋周围,当此氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀,削弱其有效断面,并引起膨胀,进而破坏砼保护层,形成恶性循环,加速砼结构破坏,使桥梁使用寿命受到严重威胁。
因此,必须进行防腐蚀耐久性设计,保证砼结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能。
二、桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计,应针对结构预定功能和所处的环境条件,选择合理的结构形式、构造和抗腐蚀性、抗渗性好的优质砼;对处于浪溅区和水位变动区的桥梁下部结构,宜采用高性能砼,或同时采用特殊的防腐措施,同时宜采用焊接性能好的钢筋。
混凝土中氯盐腐蚀对钢筋锈蚀的防护措施研究一、引言随着现代建筑技术的不断发展,混凝土建筑成为了现代建筑中最常见的建筑形式之一。
但是,混凝土结构存在着氯盐腐蚀的问题,这不仅会影响混凝土结构的强度和耐久性,而且会导致钢筋锈蚀,从而严重影响混凝土结构的使用寿命和安全性。
因此,对混凝土中氯盐腐蚀对钢筋锈蚀的防护措施进行研究至关重要。
二、混凝土中氯盐腐蚀的原因1. 混凝土中原有的氯盐混凝土中原有的氯盐主要来自于原材料中的氯化物、污染物中的氯化物、水泥中的氯化钠等。
这些氯盐在混凝土中随着时间的推移逐渐析出,并且在潮湿的环境中,会形成氯离子,从而导致混凝土中氯盐含量过高。
2. 渗透进入混凝土结构中的外部氯盐外部环境中的氯盐也是混凝土中氯盐腐蚀的主要原因之一。
例如,海水、路面融雪剂、含氯的工业废水等都会渗透进入混凝土结构中,从而导致混凝土中氯盐含量过高。
三、混凝土中氯盐腐蚀对钢筋锈蚀的影响混凝土中氯盐含量过高会导致钢筋表面氯化物浓度过高,从而导致钢筋锈蚀。
钢筋锈蚀会使得钢筋的截面积减少,降低钢筋的抗拉强度,从而影响混凝土结构的强度和耐久性。
此外,钢筋锈蚀还会导致混凝土结构的裂缝和开裂,进一步影响混凝土结构的使用寿命和安全性。
四、混凝土中氯盐腐蚀对钢筋锈蚀的防护措施1. 混凝土配合比的优化设计混凝土配合比的优化设计是防止混凝土中氯盐腐蚀的重要措施之一。
通过优化混凝土配合比中的水泥用量、矿物掺合料的使用量、骨料的种类和质量等,可以减少混凝土中氯盐的含量,从而降低钢筋锈蚀的风险。
2. 混凝土表面涂覆防腐涂料混凝土表面涂覆防腐涂料也是一种防止混凝土中氯盐腐蚀的有效方法之一。
防腐涂料主要有有机涂料和无机涂料两种类型,可以在混凝土表面形成一层保护膜,从而防止氯盐的渗透和钢筋的锈蚀。
3. 钢筋防腐处理钢筋防腐处理是防止钢筋锈蚀的有效方法之一。
目前常用的钢筋防腐处理方法主要有热浸镀锌、热浸镀锡、喷涂防腐涂料等。
这些方法可以在钢筋表面形成一层保护膜,从而防止氯盐的渗透和钢筋的锈蚀。
盐渍土地区混凝土基础的腐蚀及防护技术分析盐渍土地区常常会面临混凝土基础腐蚀的问题。
盐渍土的化学成分中含有较高的盐分,这种盐分会对混凝土基础造成损害。
由于盐腐蚀的化学机制与普通腐蚀机制不同,因此需要特别的防护措施。
本文将对盐渍土地区混凝土基础的腐蚀及防护技术进行分析。
一、盐腐蚀机理盐的化学成分中主要包括氯化钠、氯化钙和硫酸钠等,这些盐在水的作用下会溶解成离子,其中的氯离子和硫酸根离子会进入混凝土中,从而与水泥反应,导致混凝土破坏。
盐的腐蚀作用主要有以下几种机理:1、盐离子的离解作用:盐离子可以离解成阳离子和阴离子,阴离子中的氯离子会与混凝土中的Ca(OH)2反应生成可溶性氯化钙,从而导致钙离子的流失,降低混凝土的pH 值。
2、盐的化学反应作用:当盐浓度较高时,盐离子会进一步反应,形成新的化合物,加剧混凝土的腐蚀。
3、渗透作用:盐的离解会使混凝土中的孔隙度增加,加速水的渗透,导致混凝土的腐蚀。
二、盐腐蚀防护技术在盐渍土地区,混凝土基础的腐蚀问题非常严重,因此需要采取特殊的防护技术。
以下是一些常用的盐腐蚀防护技术:1、选择合适的混凝土品种:在盐渍土地区,需要选择抗盐渗透、耐久性较好的混凝土品种,以降低混凝土的腐蚀。
2、添加防腐剂:在混凝土中添加防腐剂可以有效防止盐的侵蚀。
防腐剂可以填充混凝土中的孔隙,防止盐的离解,避免混凝土的腐蚀。
3、表面涂层防护:采用表面涂层可以有效防止盐的侵蚀。
例如:用防水性能较好的沥青、聚氨酯、环氧树脂等材料进行涂覆,阻止盐的渗透。
4、增强混凝土密实性:采用混凝土加固技术,增强混凝土的密实性,降低水的渗透,从而达到防护的效果。
5、设立防护带:在混凝土基础周围设立防护带,增加盐的分散扩散范围,减少盐的侵蚀。
防护带可以采用混凝土搅拌桩、隔水墙、钢板桩等。
三、结论盐渍土地区混凝土基础的腐蚀是盐的离解、化学反应和渗透作用的综合作用。
针对盐腐蚀的特殊性,可以通过选择合适的混凝土品种、添加防腐剂、表面涂层防护、增强混凝土密实性、设立防护带等综合措施进行防护。
混凝土的氯盐侵蚀性能混凝土是一种常用的建筑材料,广泛应用于各种建设工程中。
然而,混凝土在一些特定环境下,如海洋、盐湖等地,会遭受氯盐侵蚀,从而导致其性能下降和寿命缩短。
因此,研究混凝土的氯盐侵蚀性能对于提高建筑物的耐久性和安全性至关重要。
一、氯盐侵蚀的机制氯盐侵蚀指的是氯盐溶液通过渗透和扩散等过程,进入混凝土中,并与混凝土内部的水泥胶体发生反应,从而引起混凝土的损伤。
氯盐侵蚀的主要机制包括:1. 氯离子通过渗透进入混凝土内部:氯离子是氯盐溶液的主要成分,它们可以通过混凝土的毛细孔和微裂缝进入混凝土中。
2. 氯离子与混凝土内部的水泥胶体反应:氯离子与水泥中的钙化合物发生反应,形成可溶性氯化物,从而进一步腐蚀混凝土内部的钙基水泥胶体。
3. 钙基水泥胶体的溶解和析出:氯盐的侵蚀会导致混凝土内部的钙基水泥胶体发生溶解和析出,引起孔隙率的增加和强度的降低。
二、影响混凝土氯盐侵蚀性能的因素混凝土的氯盐侵蚀性能受到多种因素的影响,包括以下几个方面:1. 氯离子浓度:氯盐溶液中氯离子的浓度越高,其侵蚀作用越明显。
2. 温度:高温环境会加速氯盐侵蚀的速率,因为高温有利于氯盐的渗透和混凝土内部反应的进行。
3. 混凝土孔隙结构:混凝土的孔隙结构直接影响氯盐侵蚀的速率。
较大的孔隙和连通的孔隙网络会加速氯盐的渗透和混凝土内部的反应。
4. 水泥品种及含量:不同品种的水泥对氯盐侵蚀的抵抗能力有所不同。
高水泥含量的混凝土一般具有较好的抗氯盐侵蚀性能。
5. 抗渗性和抗裂性:较好的抗渗性和抗裂性能有利于减缓氯盐侵蚀的速率。
三、提高混凝土氯盐侵蚀性能的方法为了提高混凝土的氯盐侵蚀性能,可以采取以下方法:1. 选用适当的水泥品种:选用抗氯盐侵蚀能力较强的水泥品种,在混凝土配比中控制水泥的用量。
2. 优化混凝土配比:通过控制砂浆用水量、骨料用量和掺合料用量等来改善混凝土的致密性和抗渗性能。
3. 使用掺合料:添加适量的粉煤灰、硅灰等掺合料可以改善混凝土的抗氯盐侵蚀能力。
混凝土结构施工中的氯盐侵蚀与防护措施混凝土是一种常用的建筑材料,广泛应用于建筑、桥梁、水利工程等领域,但在使用过程中,可能会遇到氯盐侵蚀的问题。
氯盐的侵蚀会导致混凝土结构的损坏与腐蚀,因此在施工中采取相应的防护措施至关重要。
本文将探讨混凝土结构施工中的氯盐侵蚀问题,并提供一些可行的防护措施。
1. 氯盐侵蚀的原因混凝土结构遭受氯盐侵蚀主要有两个原因:一是氯离子的渗透,二是钢筋与混凝土发生电化学反应。
1.1 氯离子的渗透氯离子可以通过混凝土内部的孔隙和毛细孔进入混凝土内部,当氯盐浓度超过一定限度时,会引发混凝土内部的腐蚀反应。
常见的氯盐来源包括海水、盐湖、含盐土壤等。
1.2 钢筋与混凝土发生电化学反应钢筋与混凝土之间的电化学反应是由于混凝土内存在的氯离子和钢筋间的电位差引起的。
当钢筋处于潮湿或湿润环境下,氯离子会进一步加剧钢筋的腐蚀速度。
2. 氯盐侵蚀的损害氯盐侵蚀对混凝土结构的损害主要体现在以下几个方面:2.1 表面龟裂氯盐侵蚀会导致混凝土表面出现龟裂,严重影响混凝土结构的美观度和力学性能。
2.2 钢筋锈蚀氯盐侵蚀引起的钢筋腐蚀会导致混凝土内部的膨胀和龟裂,使混凝土的结构性能大幅下降。
2.3 强度下降氯盐侵蚀会破坏混凝土的内部结构,导致混凝土的强度下降,进而影响整个结构的承载能力。
3. 氯盐侵蚀的防护措施为了防止氯盐侵蚀对混凝土结构造成的损害,施工中应采取以下防护措施:3.1 减少氯盐渗透合理选择混凝土配合比和材料,控制混凝土中氯离子的含量。
在混凝土表面涂刷防水剂以减少氯盐的渗透,同时加强混凝土的密实性,阻碍氯盐的进入。
3.2 防止钢筋腐蚀在施工中,应采用合适的钢筋保护措施,如涂覆防腐涂料或使用贴片保护膜等,以减少钢筋与氯离子的接触,防止腐蚀的发生。
3.3 增加混凝土密实性通过振捣、养护等手段,增加混凝土的密实性,减少混凝土内部的孔隙和毛细孔,从而降低氯离子的渗透。
3.4 用于强化防护的添加剂可以在混凝土配制中添加特殊的添加剂,如氯盐抑制剂、防蚀剂等,以提高混凝土的抵抗氯盐侵蚀的能力。
氯盐侵蚀下钢筋混凝土结构的耐久性评估与修复方案钢筋混凝土结构在长期使用过程中,可能会受到氯盐的侵蚀而导致耐久性下降。
因此,对于氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构进行耐久性评估,并制定相应的修复方案,对于保护结构的正常使用和延长使用寿命具有重要意义。
一、氯盐侵蚀下钢筋混凝土结构的耐久性评估1. 检测氯离子含量:可以通过采集结构的混凝土样品,使用离子色谱仪等实验室设备检测氯离子的含量。
根据检测结果,评估结构的氯盐侵蚀状况和严重程度。
2. 测定钢筋锈蚀情况:通过对结构中的钢筋进行检测,了解钢筋的锈蚀程度、钢筋锈蚀面积和深度等参数,评估结构的钢筋腐蚀状况。
3. 评估混凝土质量:通过对混凝土的抗压强度、渗透性和孔隙结构等性能的检测,了解混凝土的质量状况,评估结构的耐久性。
4. 结构损伤的评估:对于受氯盐侵蚀的结构,通过检测其裂缝、脱落、开裂等损伤情况,评估结构的稳定性和耐久性。
二、修复方案1. 针对氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀:对于轻度锈蚀的钢筋,可采用刮除锈蚀层、喷涂防锈涂料等方法进行修复;对于严重锈蚀的钢筋,应采用钢板套筒、碳纤维加固等技术手段进行钢筋的修复。
2. 针对混凝土质量下降:对于混凝土质量下降的结构,可以采用渗透充填修复、碳纤维增强等方法来提高混凝土的力学性能和防水性能。
3. 结构加固处理:针对结构的损伤情况,可采取增加剪切钢板、加固轴力箍筋、增加外加剪力墙等措施来提高结构的抗震性能和稳定性。
4. 防护措施:对于已经修复的结构,应加强防护措施,如加装防护层、使用抗氯离子渗透剂等,以减少氯盐的侵蚀。
5. 监测与维护:修复完成后,应定期对修复后的结构进行监测,并进行必要的维护工作,以确保修复效果的持久性和结构的安全性。
三、注意事项1. 在制定修复方案时,应根据结构的具体情况,结合实际情况制定相应的修复方案,并与专业技术人员进行充分的讨论和评估。
2. 在施工过程中,应严格按照修复方案执行,并注意施工质量和进度控制。
第26卷第1期2009年2月特种结构V01.26No.1Feb.2009氯盐环境下钢筋混凝土水池等结构的防腐方法吴禾佳1(1.China孔祥利1刘志刚1高健2(1.中国市政工程东北设计研究院长春13151021;2.尚志市自来水公司150600)NortheastMunicipalEngineeringDesignandResearchCompany,150600)[摘要]修建在沿海一带污水处理厂的建(构筑物)不仅受到污水的腐蚀,还要受到合有氯盐的土壤、地下水的腐蚀。
本文借鉴了美国污水处理池在防腐方面的设计方法,介绍了在沿海一带污水池的防腐设计中应注意的问题。
[关键词】钢筋混凝土水池污水处理腐蚀ABsl[’IlACr:Thestr//℃t/zre¥builtinseaareaInstitute,Changchun130021;2.ShangzhiWaterSupply耐久性corroded砂notontywastewater,groundwaterbutalsosoilwithintheUSA.Andthensomewillbechlorine.刀圮articlebegir坫withsomemethodsintroductionmethodshavebeengil)enforwatertanksdesignedintankseaofstructuresanti—corrosionareaforitsdurability.ChloridecorrOSionKEYWoRDS:Reinforced1concreteWastewatertreatmentDurability氯盐环境下混凝土工程破坏概述长期以来,人们一直以为混凝土是非常耐久年)也不得不拆除重建。
盐冻也对混凝土路面造成伤害,如东北地区的一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。
的材料,直到70年代末期,发达国家才逐渐发现以前建成的基础设施工程在一些环境下出现了过早的损坏。
美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到20、30年甚至在更短的时图1密西西比河上某桥的垮塌我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,受到地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占50.4%,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行。
如京广铁路运输大动脉上某加冰台,建于1989年,因未采取有效的钢筋锈蚀防护措施,遭受工业用盐lo余年的腐蚀后,于2001年lO月被拆除重建;湖北省某大桥也是由于腐蚀问题,仅仅使用了5年就拆除重建了。
这样的例子有很多。
间内就出现劣化,据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,其需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美元。
另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。
图l所示为20(0年8月1日,美国明尼苏达州密西西比河上一座桥梁垮塌的情况。
前几年,我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面仍没有明确要求(公路设计方面现在有了,而我国在水池耐久性方面仍没有明确的设计要求),对混凝土保护层和强度的要求仅为25mm与C25,与加拿大50年代的设计水准一致。
国内按这种标准设计的一座大桥,建成后仅8年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。
同样,北京某立交桥也仅仅使用了19年,不得不部分拆除重建。
长春的某立交桥1988年建成,同样由于盐冻侵蚀,桥面拦板现在(仅仅使用了19SPECIALs】限-UCnml强图2某水池池壁裂缝及腐蚀示意我国的污水处理工程大部分都是最近几年建成的,腐蚀现象还没有大面积表现出来。
但是水池的耐久性不足的问题在个别地区已有发现,如某地的污水池,1998年建成,2000年1月份前后水池池壁出现了多道竖向、斜向裂缝,而且是通缝(图2)。
我们知道,钢筋锈蚀以后,其体积要膨胀2.5~3倍。
因此,在水池裂缝处将会造成钢筋保护层脱落,进而加快水池的腐蚀。
№.12009一35—万方数据特种结构2009年第1期由于我国最近几年工业发展很快,污染也成加重的趋势。
据世界卫生组织的一项调查,世界上20个污染最严重的城市当中,中国占了16个。
因此,我国的环保事业还有很大的发展潜力。
图3东北某地水池因冻害造成的破坏示意由于我国混凝土工程中的钢筋锈蚀和混凝土腐蚀严重,混凝土工程的耐久性设计对当前我国正在进行的大规模污水处理工程的建设具有重要战略意义和相当的紧迫性,如果再不积极采取相应对策并尽快落实具体措施,那么每年投入土建工程建设的庞大资金将会蒙受重大损失,资源也将遭受极大的浪费,建成后的工程将难以发挥长期效益,而在使用过程中频繁的修补乃至事故又必将影响正常的生产。
2美国城市污水水池结构的防腐方法2.1城市污水水池结构的防腐方法在美国(参见ACIUseofflyAshinConcrete,ReportedbyACICommittee232),对于一般的城市污水水池防腐,主要通过在混凝土中添加F级粉煤灰和使用高效减水剂来完成。
对于腐蚀性较大的城市污水(如印染、造纸等工业污水)除添加F级粉煤灰和使用高效减水剂外,还要添加一定量的硅粉。
由于不同的粉煤灰性质不完全相同,所以F级粉煤灰的添加量也不可能是个固定值,一般为水泥重量的15%一35%。
但对于大体积混凝土,为了减少由于水化热过高而产生的裂缝、抵抗硫酸盐腐蚀或减少由于碱骨料反应而产生的膨胀,也可以使用大掺量的粉煤灰,这些都是被证明了的、行之有效的方法。
F级粉煤灰的定义,根据ASTMC618的定义:发电厂燃烧无烟煤或烟煤(含沥青)而产生的副产品,根据化学成份分析,Si02,舢203,№03的总含量应至少在70%以上,这种粉煤灰具有更强的水泥硬结作用。
在美国还有一种粉煤灰,叫c级粉煤灰。
它是发电厂燃烧褐煤或次等的烟煤(含沥青)而产生的副产品,根据化学成分分析,Si02,舢203,Fe203的总含量应至少在50%以上,但CaO的成份为一36一万方数据lO%~35%o在我国,对于粉煤灰的划分是通过细度、烧矢量、含水率等物理指标来划分的,分为一、二、三级粉煤灰,不尽科学。
只能认为粉煤灰越细其水化作用越强(实际上是si02,鸽03,r'e203的含量越大,其水化作用越强)。
另外,我国对粉煤灰的收缩率没有规定,美国规定粉煤灰与砂浆形成的试块,其收缩率不得大于0.03%,这就充分保证了掺加粉煤灰的混凝土,不会因为掺加粉煤灰而增大混凝土的收缩性。
2.2粉煤灰的防腐原理水泥水化过程中会产生CaOHz,它是溶于水的,因此会被滤出混凝土而在混凝土中形成空隙(很微小),这样,污水、其它氯化物或硫化物就能进入混凝土中,结果是混凝土被腐蚀。
当加入粉煤灰后,粉煤灰将和CaOH2、水共同作用产生c§H,这样就降低了C.OHz被滤出的危险。
此外,粉煤灰在长期的水化作用下,将改善混凝土的毛细结构,因此,混凝土的渗透性能大大降低,即混凝土的抗渗性大大提高,同时也降低了氯离子侵入的可能性。
掺加了粉煤灰的混凝土也能大大降低水、腐蚀性的化学溶液以及氧进入混凝土的速率。
掺加了粉煤灰的混凝土能大大降低氯盐对混凝土的侵蚀速度,在混凝土硬结的初期(比如说28d)氯盐对掺加粉煤灰的混凝土与对不掺粉煤灰的混凝土的侵蚀速度并没有什么不同。
但当混凝土硬结一年以后,氯盐对掺加了粉煤灰的混凝土侵蚀速度要比没有掺加粉煤灰的混凝土的侵蚀速度低数倍。
对一个30年的大坝进行钻芯取样也证明,氯盐对掺加粉煤灰混凝土的侵蚀速率要比没有掺加粉煤灰的混凝土的侵蚀速率低一个数量级。
这里需要注意的是,虽然粉煤灰有很多优点,但也有缺点。
缺点之一是掺加粉煤灰后混凝土的收缩稍稍加大,但通过减少用水量就可很容易地解决该问题。
因此,在选用混凝土外加剂时应尽量选用减水率高的外加剂。
如果在混凝土中同时掺加粉煤灰和硅粉,混凝土对抵抗氯离子的能力将显著提高(见Thomaseta1.1999)。
因为,硅粉增加了混凝土在早期抵抗氯离子的能力,而粉煤灰增加了混凝土在后期抵抗氯离子的能力。
微硅粉也叫硅灰,是硅铁或金属硅生产过程中由矿热炉中的高纯石英、焦炭和木屑还原产生SPECIAl.STRUCTt『REsN0.12009No.12009吴禾佳等:氯盐环境下钢筋混凝土水池等结构的防腐方法的副产品,主要成分是si02。
硅粉的粒径都小于ltan,平均粒径为0.1ima左右,是水泥颗粒直径的1/100,所以硅粉能高度分散于混凝土中,填充在水泥颗粒之间而提高密实度,同时硅粉具有很高的活性,能更快更全面的与水泥水化产生的氧氢化合物反应。
3沿海一带氯盐环境下混凝土结构的防腐方法3.1几种钢筋防护方法的比较在氯盐环境下,防止混凝土中的钢筋锈蚀的方法有以下几种:(1)硅灰;(2)环氧涂层钢筋;(3)硅灰+钢筋阻锈剂。
鉴于“盐害”是影响桥梁结构耐久性的主要环境因素,美国混凝土学会(ACI)战略部与几个单位联合研制出LCCA--365应用软件,对氯盐环境中常用的各种防护措施进行选用,预测寿命与成本的关系。
12图4是对桥梁姜1:进行LCCA分析的结果。
可以看出,粪:在盐环境中的常规镁2混凝土(不采取防O护措施),虽然初建使用寿命(年)费是低一点,但大图4几种防护措施LCCA结果约15年便开始第一次修复工程,40年内要修复4次,修复费约为初建费的4倍(这与美国桥梁的实际情况相符合);而采用加钢筋阻锈剂同时掺硅灰的方法,40年内不用修复,初建费略有增加,60年的总费用较之不采取防护措施者至少节约70%!这也正是近年来美国大力推行在密实混凝土的基础上加钢筋阻锈剂的原因所在。
对于方法l:仅掺加硅灰来提高混凝土密实度的方法可减低钢筋锈蚀,但它不能非常有效地阻止氯离子的强力侵蚀,其最终防护费用最高。
对于方法2:环氧涂层钢筋防腐能力较佳,但施工苛刻度太高,在运输、绑扎、振捣、焊接的过程中,易于产生局部破损而形成小范围阳极,导致结点锈蚀,这种结点锈蚀由于锈蚀部位集中,阴、阳极比例过大,因此锈蚀速度比普通钢筋的锈蚀快很多,所以比较危险。
同时由于环氧涂层钢筋握裹力降低还要增加锚固长度。
其最终防护费用较高。
对于方法3:硅灰+钢筋阻锈剂,是最有效、也是最经济的防止钢筋锈蚀的方法。
’SPECIALSI’RUCqURESNo.12009万方数据3.2钢筋阻锈剂的种类目前我国市场上主要有两大类阻锈剂:(1)亚硝酸钙类阻锈剂;(2)改性氨基醇类阻锈剂。
亚硝酸钙类阻锈剂是阳极保护剂,其原理是将阳极完全覆盖,但如果施用量过小则会造成阳极区未被完全覆盖而剩余阳极易于产生快速的结点锈蚀,当其添加量过大时又会使混凝土反应速度过快,易于产生裂缝,由于亚硝酸钙类阻锈剂与不同的水泥和不同的外加剂会有不同程度的反应,因此很难应用恰当用量的缓凝剂来调整反应速度,即使进行试配也会因为实验用量与大体积混凝土散热速度差异巨大而难以把握,此类阻锈剂还影响混凝土的坍落度。