强腐蚀环境下能否采用管桩
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强腐蚀环境下能否采用管桩
随着现代社会的快速发展和人类对自然资源的不断侵占,人们对建筑物的需求也越来越高。
在特殊的环境下,如海洋工程、化工厂、矿山等,建筑物遭受腐蚀的风险也越来越大。
在这种情况下,是否还能使用传统的管桩来建设?
在强腐蚀环境下,管桩的材料会遭受到无情的侵蚀,导致其使用寿命缩短,从而影响其承载能力和质量。
尤其是在海洋环境下,海水的腐蚀作用是非常强烈的,会导致钢、铁等材料产生锈蚀,甚至达到无法使用的程度。
同时,还会造成环境的污染和损失。
但是,即使在强腐蚀环境下,我们仍然能够采用一些措施来减缓腐蚀的影响。
首先,在钢管桩表面喷涂耐腐蚀涂料,能够显著提高管桩的耐腐蚀性能。
多年来,通过不断的研究和实验,科学家们已经成功地开发出了很多种针对不同环境的耐腐蚀涂料,可以选择保护材料表面,从而延长使用寿命。
其次,可以在管桩的表面进行电化学保护,采用电极、锌、铝等阳极材料,形成一层保护膜,使其不再受到腐蚀的侵害。
这种方法可以非常有效地延长钢管桩的使用寿命。
此外,在特殊环境下,不同种类的管桩可能具有不同的优势。
例如,在海洋环境下,除了传统的钢管桩外,还可以采用
玻璃钢管桩、混凝土管桩等材料,这些材料在耐腐蚀性上表现较好,可替代传统的钢制材料成为一种新的选择。
综上所述,在强腐蚀环境下,我们仍然能够采用管桩这种传统的结构材料来建设。
通过喷涂耐腐蚀涂料、电化学保护等方式,我们可以保证管桩的使用寿命,同时在特殊环境下,可考虑选择其他材料的管桩来替代传统的钢制材料。
腐蚀环境使用P H C管桩的说明文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]腐蚀环境使用P H C管桩的说明××××领导:您好!我公司为国内生产预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)产品的大型企业,对于强腐蚀环境的地质基础具有较丰富的实际经验。
现根据近年来我公司在遇到类似问题时的建议与贵单位领导进行交流与沟通。
1.腐蚀机理广东地区的基础工程,其地质环境多为海边等具有氯盐腐蚀和硫酸盐强腐蚀。
氯盐和硫酸盐类腐蚀都属于侵入性腐蚀,其中氯盐中的氯离子渗入的混凝土中与混凝土中钢筋反应,生产铁的氧化物,体积膨胀,涨裂混凝土从而破坏整体结构;硫酸盐中的硫酸根离子渗入到混凝土中与混凝土中的铝盐和碱反应,生产钙矾石和碳硫硅钙石,产生涨裂,从混凝土表面破坏混凝土结构。
两者反应的机理虽不同,但结果基本相同,所以,通过提高混凝土本身的密实性,是解决腐蚀问题的根本方法。
2.技术比较(1)混凝土的防腐PHC管桩混凝土的强度等级为C80。
C80等级相对于灌注桩的C30~C50等级具有较好的密实性和抗渗性。
本公司曾进行过不同等级混凝土的抗硫酸盐试验,采用长期浸泡的试验方法,试验结果如下图:全浸泡36个月C80混凝土试件从上面的图片可以明显的看出,C80等级的混凝土相对于其他低强度等级的混凝土具有较好的抗硫酸盐腐蚀能力。
根据标准GB/T50476《混凝土结构耐久性设计规范》中,对于抗氯盐腐蚀的指标,主要通过电通量值或氯离子扩散系数进行评价。
我公司能够生产出电通量值小于1000库仑,或电通量值小于4.0×10-12m2/s的管桩产品(具有外检报告),满足中等腐蚀环境的使用要求(标准中E类环境,100年的使用要求)。
设计单位若要求保护层厚度为45mm,PHC管桩可以通过调整钢筋笼的直径,使得主筋的保护层能够满足设计要求。
该案例已在湛江宝钢项目中得到应用。
gb50046-2018《工业建筑防腐蚀设计标准》(GB/T 50046-2018)已出版发行,现就几点变化解读如下:1. 由“规范”变为“推荐标准”:“《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008)”变为“《工业建筑防腐蚀设计标准》(GB/T 50046-2018)”。
设计人员应及时更新自己的结构设计总说明。
2. 将强制性条文改为非强制性条文!设计人员表示欢迎。
3. 将适用范围扩大(1.0.1条):由“工业建筑物、构筑物”扩大为“建筑物、构筑物”。
这下民用设计院终于执行的正大光明了,但标准名称还是《工业建筑防腐蚀设计标准》,还是有点怪怪的哈!4. 砌体结构中砌体材料的强度等级均有提高(4.5.1条):烧结普通砖、烧结多孔砖由MU15提高至MU20,混凝土砌块由MU10提高至MU15。
5. 弱腐蚀环境下基础的表面防护由“可不做”变化为“应做防护”(4.8.5条)。
6. 强腐蚀环境下可选用预应力高强砼管桩、预应力砼管桩(4.9.2条)。
7. 砼抗渗的等级符号由“S”改为“P”,与《地下防水技术规范》保持一致。
8. 对预应力高强砼管桩、预应力砼管桩的桩身混凝土要求分别提出,抗渗等级提高至P12(4.9.4条)。
9. 砼灌注桩的桩身混凝土要求:强度等级有C35降低至C30,水灰比有0.45提高至0.50(4.9.4条)。
非桩身强度控制的灌注桩可以采用C30了!!!10. 新增4.9.10条:“在腐蚀性环境下,砼灌注桩施工成孔不应出现负偏差。
灌注桩应确保钢筋的保护层厚度满足设计要求。
”(1)设计人员一定要将此条明确到施工图中。
(2)施工单位如何应对?工程中出现了负偏差、如何处理?。
静压锤击预应力高强混凝土PHC管桩设计要求<1>本工程士0.0相当于黄海高程<2>本工程基础采用静压(锤击)预应力高强混凝土管桩<3>液化土和震陷软土中桩的配筋范围,应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的。
沿深度其纵向钢筋应与桩顶相同箍筋应加密。
<4>无干湿交替作用时,地下水对砼结构有弱腐蚀性,腐蚀介质为SO42-;有干湿交替作用时,地下水对砼结构有弱腐蚀性,腐蚀介质为SO42-;按地层渗透性判定,地下水对砼结构有微腐蚀性。
综合判定地下水对砼结构有弱腐蚀性。
地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性评价:在长期浸水作用时,地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性,腐蚀介质为CL-;在干湿交替作用时,地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有强腐蚀性防腐要求应按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB546-28 )的规定执行。
<5>在腐蚀环境下采用预应力混凝土管桩时,桩基础的结构设计应符合下列规定:<5.1>在强腐蚀环境下需选用预应力混凝土管桩时,应经专门论证,并采取可靠措施,确能满足防腐蚀要求时方可使用。
<5.2>预应力混凝土管桩的混凝土强度等级不应低于C60,抗渗等级不应低于S10:钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm;桩尖应采用闭型。
<5.3>中等腐蚀以上孔内灌满C35微膨胀砼。
<5.4>地下水对钢结构中等及以上腐蚀时,应采用机械啮合接头,在连接槽内注入沥青涂料,并在桩端钣板面满涂沥青涂料;地下水对钢结构弱腐蚀时,可采用焊接接头,焊条采用E43,焊缝厚度为12mm.管桩的端板厚度大于16mm。
端板应先除锈后方可吊装.施焊前,应检查焊件部位的表面清理符合要求后方能施焊•焊接层数不宜少于三层,焊逢应连续饱满,应严格控制焊缝质量,其外观质量应符合二级焊缝要求.加强桩焊接接头的质量监督管理,要求1%的旁站监督管理,以确保接桩质量。
腐蚀环境使用P H C管桩的说明××××领导:您好!我公司为国内生产预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)产品的大型企业,对于强腐蚀环境的地质基础具有较丰富的实际经验。
现根据近年来我公司在遇到类似问题时的建议与贵单位领导进行交流与沟通。
1.腐蚀机理广东地区的基础工程,其地质环境多为海边等具有氯盐腐蚀和硫酸盐强腐蚀。
氯盐和硫酸盐类腐蚀都属于侵入性腐蚀,其中氯盐中的氯离子渗入的混凝土中与混凝土中钢筋反应,生产铁的氧化物,体积膨胀,涨裂混凝土从而破坏整体结构;硫酸盐中的硫酸根离子渗入到混凝土中与混凝土中的铝盐和碱反应,生产钙矾石和碳硫硅钙石,产生涨裂,从混凝土表面破坏混凝土结构。
两者反应的机理虽不同,但结果基本相同,所以,通过提高混凝土本身的密实性,是解决腐蚀问题的根本方法。
2.技术比较(1)混凝土的防腐PHC管桩混凝土的强度等级为C80。
C80等级相对于灌注桩的C30~C50等级具有较好的密实性和抗渗性。
本公司曾进行过不同等级混凝土的抗硫酸盐试验,采用长期浸泡的试验方法,试验结果如下图:全浸泡36个月C80混凝土试件从上面的图片可以明显的看出,C80等级的混凝土相对于其他低强度等级的混凝土具有较好的抗硫酸盐腐蚀能力。
根据标准GB/T50476《混凝土结构耐久性设计规范》中,对于抗氯盐腐蚀的指标,主要通过电通量值或氯离子扩散系数进行评价。
我公司能够生产出电通量值小于1000库仑,或电通量值小于4.0×10-12m2/s的管桩产品(具有外检报告),满足中等腐蚀环境的使用要求(标准中E类环境,100年的使用要求)。
设计单位若要求保护层厚度为45mm,PHC管桩可以通过调整钢筋笼的直径,使得主筋的保护层能够满足设计要求。
该案例已在湛江宝钢项目中得到应用。
同时参考其它标准,在GB/T50476-2008标准中对钢筋保护层有相关要求。
GB/T(2)接头防腐管桩连接多采用焊接方式,贵公司可能对焊接接头防腐蚀问题有所担心,我们查阅标准与文献,氯盐腐蚀需要存在氧气和水双重条件,根据标准和相应资料的调查,在地下缺氧的条件下,氯盐对钢材的腐蚀会很轻。
PHC管桩在滨海项目中的应用摘要:滨海地区强腐蚀环境条件下,PHC管桩使用受限。
本文通过对管桩的腐蚀机理、影响腐蚀的因素等角度进行分析,并通过与《工业建筑防腐蚀设计规范》编制组专家、管桩生产企业技术人员共同研讨,给出了具体的防腐措施,为PHC管桩在滨海工程的应用提供参考。
关键词:PHC管桩;滨海;防腐;腐蚀机理;CM阻锈剂;前言我国滨海地区多为冲积浅滩地貌,淤泥层较厚且具有腐蚀性,此类场地的工程多采用桩基础来传递建筑物的竖向荷载。
根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的要求,当硫酸根离子、氯离子为强腐蚀等级时,不应采用预应力混凝土管桩(PHC管桩)及混凝土灌注桩,如必须选用时需应经试验论证,并采取可靠措施,确能满足防腐蚀要求时方可使用。
PHC管桩单桩具有承载力强、制作周期短、施工方便、综合造价相对较低等优点,随着产品防腐性能的提升及生产工艺的改进,管桩在滨海项目基础工程中得到越来越广泛的应用。
现结合青岛地区某滨海项目中PHC管桩的应用,来介绍一下具体的防腐措施及要求。
1、项目地质概况该项目位于胶州湾北侧,原地貌为滨海浅滩,距入海口距离约1.5公里。
场主要由人工填土、全新统海相沼泽化层、洪冲积层组成,层厚达8~12m,故桩基是解决上部结构荷载向下传递的唯一途径。
根据现场勘探结果及水(土)质分析成果,场区地下水中硫酸根离子含量为7315mg/L,对混凝土结构具有强腐蚀性;场区地下水中氯离子含量为47353mg/L,对钢筋具有强腐蚀性。
2、腐蚀机理:通过研究管桩的腐蚀机理,发现腐蚀主要分硫酸盐及氯盐对混凝土的腐蚀以及钢筋的锈蚀两种。
2.1混凝土腐蚀(1)硫酸盐腐蚀破坏的实质是硫酸根离子进入到水泥石内部,与胶凝材料发生化学反应,生成具有膨胀性的钙矾石,从而导致混凝土开裂、剥落等破坏。
钙矾石形成的方程式如下:3CaSO4•2H2O+4CaO•Al2O3•12H2O +14H2O→3CaO• Al2O3•3CaSO4•32H2O+ Ca(OH)2 (2)氯盐腐蚀主要是由于水中游离氯离子通过扩散、渗透等方式侵入混凝土中,与Ca (OH)2、3CaO•2Al2O3•3 H2O发生反应,生成易溶的CaCl2和带有大量结晶水且比反应物体积大几倍的固相化合物,其反应方程式如下:CaCl2+3CaO•2Al2O3•6 H2O+ 25H2O→3CaO•2Al2O3•3Ca Cl2•31 H2O2.2钢筋锈蚀钢筋的锈蚀反应过程为:2Fe+2 H2O+ O2→2Fe++4OH-→2Fe(OH)2铁遇水及氧气变成氢氧化铁,体积根据锈蚀物的不同,可膨胀2~6倍,产生较大的膨胀应力,使混凝土沿钢筋产生筋裂缝。
强腐蚀环境下能否采用管桩、灌注桩中国寰球工程公司何进源《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008(以下简称防腐规范)实施至今,各单位反馈意见最多的是:在SO42-、Cl-、pH值、侵蚀性CO2的强腐蚀性环境下能够采用管桩、灌注桩?如若采用,应设哪些防腐措施?本文对这些问题作了解释,供参考。
一、防腐规范对管桩、灌注桩适用性的规定由于管桩存在预应力钢筋对腐蚀敏感和管壁较薄的问题,灌注桩存在钢筋在浇筑混凝土前先与介质接触和混凝土在未硬化前先与介质接触的问题,所以防腐规范规定,管桩和灌注桩可用于中、弱腐蚀环境;当用于强腐蚀环境时作了“不应采用”和“不宜采用”的规定,见表1。
表1 强腐蚀环境下管桩、灌注桩的适用性强腐蚀介质名称预应力混凝土管桩混凝土灌注桩SO42- 不应采用不应采用Cl- 不宜采用不应采用pH值不应采用不应采用侵蚀性CO2 可用于中、弱腐蚀按规范用词说明,“不应”是表示严格,在正常情况下均应这样做的用词;“不宜”是表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的用词。
二、近几年来“正常情况”的变化防腐规范是在2008年发布和实施的。
管桩、灌注桩在当时的正常情况是:○1管桩在我国沿海地区推广使用已十年,但许多工程仅侧重于高强度、工期短、造价低等优势,而对管桩在腐蚀环境下的耐久性问题较少研究,所以国家标准图管桩的保护层厚度仅为35mm,不能满足防腐蚀工程的要求。
○2在提高桩身混凝土耐蚀性能方面,许多单位已开展在混凝土中掺抗硫酸盐类防腐剂、耐蚀剂、钢筋阻锈剂和各种矿物掺合料的试验;但这些试验有待总结、鉴定、评估并制定相应的标准。
近几年来,管桩、灌注桩的防腐蚀技术有了很大的发展:○1预应力混凝土管桩国家标准图已加大混凝土管桩的厚度,使钢筋的混凝土保护层厚度从原来的35mm提高到不少于40mm,已基本上满足了防腐蚀的要求;一些单位(如:广东三和管桩公司、建华管桩公司、广东省电力设计院)还制定了耐腐蚀管桩的标准,混凝土保护层厚度有40mm的,有45mm的,也有50mm的,能满足强腐蚀环境的要求。
预应力混凝土管桩在侵蚀环境中的防腐摘要:通过对预应力混凝土管桩在具有侵蚀性的土壤或地下水等环境中的腐蚀分析,分析了在设计中需要采取的有效措施和需要注意及改进的地方,使处于侵蚀环境中的预应力混凝土管桩能够安全、可靠、耐久的给上部结构提供承载力。
关键词:预应力混凝土管桩侵蚀环境防腐前言:随着社会的发展和经济的不断进步,民用的高层建筑、大型建筑及工业类的大型厂房,大型设备等规模大、荷载重的建(构)筑物越来越多,工程建设行业过去常常采用的天然地基越来越无法满足当下的建筑物承载力需要,常常要对地基进行提高承载力的处理。
于是桩基便成为了人们经常采用的提高地基承载力的主要形式。
预应力混凝土管桩是桩基的一种,因其能够采用工厂标准化生产以及施工方便,质量容易保证而得到广泛的应用。
管桩在实际工程应用中,常常会遇到土壤或地下水有腐蚀性,如何对桩体进行防腐,保证桩的安全有效工作便显得尤为重要。
1.腐蚀的形成及腐蚀强度1.1腐蚀的形成:桩的腐蚀是由于与桩接触的介质具有腐蚀性而产生的,腐蚀介质分为三种形态,分别为气态介质、液态介质和固态介质,对于桩而言,则主要是液态介质和固态介质的作用,也就是地下水和桩周的土壤。
在具有腐蚀性的介质作用下,腐蚀介质通过毛细孔渗入到混凝土的内部,并与混凝土内部的水泥石起化学反作用,并且腐蚀桩体内的钢筋。
桩体及桩接头处的钢构件、焊缝等都会因被腐蚀而产生强度和耐久性的隐患,造成桩体的损伤。
1.2各种介质按其性质、含量和环境条件可划分为强腐蚀、中腐蚀、弱腐蚀和微腐蚀4个等级。
当预应力混凝土管桩处于同一形态的多种介质同时作用时,腐蚀等级应取最高者。
腐蚀分级见如下表1、表2:1.3以某工程为例,该工程场地土分层如下:①层素填土;②层粉细砂;③层淤泥质粉质粘土;④层粉质粘土;⑤层粉质粘土;⑥层中粗砂;⑦层全风化花岗岩;⑧层强风化花岗岩;⑨层中风化花岗岩,厂区地下水位于地面以下0.7m 处,厂区建筑物基础及桩均位于地下水位线以下。
强腐蚀环境下能否采用管桩、灌注桩《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008(以下简称防腐规范)实施至今,各单位反馈意见最多的是:在SO42-、Cl-、pH值、侵蚀性CO2的强腐蚀性环境下能够采用管桩、灌注桩?如若采用,应设哪些防腐措施?本文对这些问题作了解释,供参考。
一、防腐规范对管桩、灌注桩适用性的规定由于管桩存在预应力钢筋对腐蚀敏感和管壁较薄的问题,灌注桩存在钢筋在浇筑混凝土前先与介质接触和混凝土在未硬化前先与介质接触的问题,所以防腐规范规定,管桩和灌注桩可用于中、弱腐蚀环境;当用于强腐蚀环境时作了“不应采用”和“不宜采用”的规定,见表1。
表1 强腐蚀环境下管桩、灌注桩的适用性强腐蚀介质名称预应力混凝土管桩混凝土灌注桩SO42- 不应采用不应采用Cl - 不宜采用不应采用pH值不应采用不应采用侵蚀性CO2 可用于中、弱腐蚀按规范用词说明,“不应”是表示严格,在正常情况下均应这样做的用词;“不宜”是表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的用词。
二、近几年来“正常情况”的变化防腐规范是在2008年发布和实施的。
管桩、灌注桩在当时的正常情况是:○1管桩在我国沿海地区推广使用已十年,但许多工程仅侧重于高强度、工期短、造价低等优势,而对管桩在腐蚀环境下的耐久性问题较少研究,所以国家标准图管桩的保护层厚度仅为35mm,不能满足防腐蚀工程的要求。
○2在提高桩身混凝土耐蚀性能方面,许多单位已开展在混凝土中掺抗硫酸盐类防腐剂、耐蚀剂、钢筋阻锈剂和各种矿物掺合料的试验;但这些试验有待总结、鉴定、评估并制定相应的标准。
近几年来,管桩、灌注桩的防腐蚀技术有了很大的发展:○1预应力混凝土管桩国家标准图已加大混凝土管桩的厚度,使钢筋的混凝土保护层厚度从原来的35mm提高到不少于40mm,已基本上满足了防腐蚀的要求;一些单位(如:广东三和管桩公司、建华管桩公司、广东省电力设计院)还制定了耐腐蚀管桩的标准,混凝土保护层厚度有40mm的,有45mm的,也有50mm的,能满足强腐蚀环境的要求。
○2已总结了一批外加剂的科技成果,如:编制了行业标准《钢筋阻锈剂的应用规范》及《技术规程》、《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》,编制了水泥、混凝土耐久性的试验方法,一些外加剂经过专家评估,获得国家技术专利;企业标准的外加剂更是百花齐放了。
因此,对于前几年认为的“正常情况”有了很大改变。
按目前的技术水平,在某些强腐蚀情况下也可以采用管桩和灌注桩:○1在侵蚀性CO2强腐蚀环境下,完全可以采用管桩和灌注桩。
○2在pH值强腐蚀环境下,由于目前的经验还不够,因此还是“不应”采用。
○3在SO42-、Cl-强腐蚀环境下,只要采用合适的防腐措施,也可以采用管桩和灌注桩。
三、在侵蚀性CO2强腐蚀环境下可以采用管桩和灌注桩有好几个工程(如:云南西双版纳某工程、广东湛江某工程和三水电厂工程、广西某工程等)地下水的侵蚀性CO2含量>60mg/l,按现行的《岩土》规范是属于强腐蚀环境,而按防腐规范第4.9.2条的规定:“管桩和灌注桩可用于中、弱腐蚀环境”,言外之意是在强腐蚀环境下不应或不宜使用。
另外,在强腐蚀环境下,按第4.8.5和4.8.6条的规定:“基础的垫层应采用沥青混凝土或碎石灌沥青垫层,基础表面和基础梁表面都要刷耐腐蚀的涂层”。
所以他们来函问:○1在侵蚀性CO2强腐蚀环境下是否可以采用管桩或灌注桩?○2条形基础是否需要采用如此复杂的防护措施? 1. 腐蚀机理碳酸(及CO2)与水泥石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙,其体积比氢氧化钙体积增大12%,使混凝土表面比较密实,起到一定的保护作用(但混凝土的碱性有了下降)。
侵蚀性CO2可将混凝土表面难溶的碳酸钙作用生成可溶性的碳酸氢钙,使混凝土深层内的氢氧化钙裸露,又会与碳酸(及CO2)作用生成碳酸钙薄层,这一薄层又会被侵蚀性CO2作用生成可溶性的碳酸氢钙,如此反复不断进行,直至使混凝土完全破坏。
2. 腐蚀性等级按《岩土》规范,见表2。
表2 水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀等级侵蚀性CO2(mg/l)直接临水或强透水层的地下水弱透水层的地下水弱15 ~30 30 ~60 中30 ~60 60 ~100 强>60 —按1995版的防腐规范,只有在侵蚀性CO2的含量大于40mg/l时,地下水对混凝土结构才有“弱”腐蚀。
也就是说,不存在强、中腐蚀。
上述两本规范对于侵蚀性CO2的腐蚀性等级差别很大。
根据2008年的防腐规范规定:“地下水、土对建筑材料的腐蚀性等级应按《岩土》规范确定”;根据2009年的《岩土》规范规定:“水、土对建筑材料腐蚀的防护应符合防腐规范的规定”。
假如前述好几个侵蚀性CO2>60mg/l的工程都按现行的《岩土》、《防腐》规范进行设计,那就会造成很大的浪费。
3.防护措施据《岩土》规范编制人员介绍,在工程实践中,侵蚀性C02的强腐蚀主要表现在水电站混凝土坝基础廊道坝体的腐蚀,从未发现对混凝土基础腐蚀破坏的事例,因此,对侵蚀性CO2强腐蚀时也可以采用灌注桩和管桩,应对基础和基础梁提出混凝土强度等级、最小水泥用量和最大水灰比的要求,但不必采用表面防腐涂层和耐蚀垫层的措施。
据《防腐》规范编制人员介绍,对于侵蚀性CO2的防护,提出混凝土强度等级、抗渗等级、水泥用量、水灰比、钢筋的混凝土保护层厚度的规定也就可以了。
在工程实践中,土中侵蚀性CO2的腐蚀速度较慢,而且其含量也在变化。
因此,不管称之为“强腐蚀”或称之为“弱腐蚀”,《岩土》和《防腐》两本规范在防腐措施方面是大致相同的。
4.两本规范如何统一由于防腐规范的弱腐蚀在混凝土强度等级和水灰比方面已有较“严”的要求,因此,若以《岩土》规范的腐蚀性等级为依据时,应在《防腐》规范中以注的形式规定:“对埋在土中受侵蚀性CO2强、中腐蚀的构件可按弱腐蚀的要求进行设防”。
四、在pH值强腐蚀环境下不应采用管桩和灌注桩广东某工程来函问:地下水的pH值为3.8,能否采用管桩?按防腐规范,pH值3.8属于强腐蚀,可采用有防护措施的预制钢筋混凝土桩,不应采用管桩和灌注桩。
1. 能否掺外加剂水泥混凝土是碱性材料,理论上是不耐酸的,即使掺入某些外加剂可能提高一点点耐酸性能,也不能认为它是耐酸的。
○1某工程采用掺CM抗硫酸盐类防腐剂的混凝土,用于pH值为4的小型池槽,已3年,尚可。
○2某资料介绍,在混凝土中掺入粉煤灰会降低耐pH值的性能。
○3某资料介绍,在混凝土中掺入矿粉,会提高耐pH值的性能。
○4但据某公司的试验表明:在0.5%硫酸浸泡下,掺粉煤灰的混凝土却比矿粉的好。
○5有资料介绍:采用石英粉可提高耐pH值的性能。
○6有浸泡一年的试验表明:采用耐酸骨料的耐酸性还不如耐碱骨料的混凝土。
○7有短期试验表明:管桩的混凝土可耐1%的硫酸。
○8有浸泡一年的试验表明:普通水泥混凝土不耐0.5%的硫酸。
总之,掺外加剂的措施难以提高混凝土的耐酸性能,不但管桩、灌注桩不能采用这种措施,而且对于预制钢筋混凝土桩在pH值强腐蚀环境下也不推荐采用。
如果桩的混凝土采用聚合物水泥混凝土,是可以耐稀酸的(如:1%的硫酸,2%的盐酸、硝酸),但造价太高。
2. 能否增加混凝土腐蚀裕量在pH值强腐蚀环境下,按防腐规范规定,预制钢筋混凝土桩可采用增加混凝土腐蚀裕量≥30mm的防护措施。
管桩的壁已比较薄,不可能再增加30mm。
灌注桩虽然可增加混凝土的腐蚀裕量,但碱性的混凝土在未硬化之前便与酸性溶液接触,产生酸碱中和作用,对混凝土的性能有很大影响,况且在这方面也没有试验数据。
在工程实践和科学试验中有用含氯盐的海水浇灌混凝土的,也有用含硫酸盐的地下水浇灌混凝土的,但没有用酸水浇灌混凝土的。
3.能否在混凝土表面上涂刷防腐蚀涂层在pH值强腐蚀环境下,按防腐规范规定,预制钢筋混凝土桩可采用在桩表面涂刷防腐蚀涂层≥500μm的防腐措施。
灌注桩的表面是不可能涂上涂料的。
在管桩的表面上也可按预制桩一样刷防腐涂层≥500μm的措施。
但管桩的混凝土保护层厚度也应与预制桩一样,按防腐规范第4.9.4条第1款的规定≥45mm。
管桩是否遭受内外两面的腐蚀?有人认为,由于管桩的内表面不能涂刷防腐涂料,所以管桩仍不能采用这种措施来抵抗pH值的强腐蚀。
但也有人认为,管庄内的水是“死水”,不是“活水”,所以对死水的腐蚀性会从“强”变成“弱”,不存在双面腐蚀。
本人同意后一种意见。
在桩表面刷涂层的方法存在两种问题:○1施工困难,需要多次翻桩。
○2打桩时,涂层是否会刮掉。
现在有些管桩公司可承诺在出厂前将涂层刷好。
至于打桩时是否会刮掉涂层,这要看什么土质,如果是粉土或粉砂土,据某工程的经验是不会刮掉;如果是粗砂土或碎石土,会把涂层刮掉;据某工程反映,打桩后拔出来看是光溜溜的,表面已不存在涂层。
采用渗透密实型涂料可以避免表面涂层在打桩时刮损的问题。
这种涂料常用于防水,但耐蚀性较差。
上世纪90年代,我们对渗透型涂料的混凝土做过试验,对0.5%硫酸仅属“尚耐”,没有列入规范。
前几年,有一厂家推荐自己生产的渗透型防水密实涂料可耐1%硫酸,但经过半年浸泡的复核试验,结果不耐通过上述几点分析,在pH值强腐蚀环境下仍然是“不应”采用管桩和灌注桩。
但“不应”并不是“严禁”。
五、在SO42-强腐蚀环境下可采用有合理措施的管桩和灌注桩1.SO42- 对混凝土的腐蚀机理硫酸盐对混凝土的腐蚀主要是石膏结晶腐蚀和钙矾石结晶腐蚀:○1 SO42-与水泥中的Ca2+ 化学反应,生成硫酸钙;二水石膏(CaSO4·2H2O)结晶,体积膨胀1倍多.○2硫酸钙与水泥石中铝酸三钙化学反应,生成硫铝酸钙(钙矾石),结晶膨胀力达20MPa。
依据上述腐蚀机理,抗硫酸盐硅酸盐水泥规定:高抗的C3S<50%,C3A<3%;中抗的C3S<55%,C3A<5%。
除了上述两种腐蚀机理外,还有碳硫硅钙石型腐蚀,混凝土破坏的形式不是胀裂,而是酥化,这与混凝土所用的碳酸盐骨料和粉料以及水泥中的碳酸盐含量有关。
2.腐蚀性等级《岩土》规范的规定见表3。
表3 水对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀等级腐蚀介质环境类型ⅠⅡⅢ微硫酸盐含量SO4 2- (mg/L)<200 <300 <500 弱200~500 300~1500 500~3000 中500~1500 1500~3000 3000~6000 强>1500 >3000 >6000 与《岩土》规范所列的SO42-含量相比,国内有些行业标准的指标定的更宽一些。
例如:《铁路》规定,弱透水性环境土中的强腐蚀指标是SO42-含量为>24000mg/kg,而《岩土》规范按Ⅱ类环境仅为>4500mg/kg,指标相差5倍。
防腐规范水土的腐蚀性等级仍应以《岩土》规范为准。
3.氯离子存在对SO42-腐蚀性的影响国内外一些标准、规范有不同的认识:○1氯离子的存在会速进SO42-对混凝土的腐蚀性。