海洋和临海混凝土建筑工程耐久性问题.docVIP

关于海洋和临海混凝土建筑工程的耐久性问题浅议 中核防水材料有限公司研究发展部 （中国天津，邮编：300180） 摘要：对混凝土结构而言，海洋环境比陆地环境恶劣得多，腐蚀也就更为严重。氯盐、硫酸盐对混凝土层产生破坏并对钢筋造成锈蚀；作为氯离子和硫酸根离子的传输和反应介质，水的渗入是必要条件。具有优异的防水、防腐性能的CN2000B涂料在此环境中可有效混凝土结构的劣化，延长其使用寿命。 关键词：混凝土结构 氯盐 硫酸盐 腐蚀 CN2000B 引言 迪拜是一个充满梦幻的地方。七星级的阿拉伯塔大酒店和数以百计的星级酒店令全世界的游客为之向往。据悉，这里每年还要兴建若干个星级酒店。正如阿拉伯塔大酒店建在人工岛上一样，这些建筑很可能在临海或岛屿中兴建。在高温、高湿（据了解，迪拜夏天（4~10月）非常炎热，大约40~45摄氏度90％以上）、海水的沐浴和海风的吹拂中，宏伟的混凝土建筑结构面临海水、海风和地下土壤的侵蚀，它们的耐久性已经备受酒店投资、设计、建筑、经营等各方的密切关注。 海水给人类带来丰富的资源，然而海水（海风或临海土壤）中的某些成分却给混凝土结构造成严重的危害，而首当其冲的是海洋和临海建筑（包括民用住房、海工建筑等）。 海洋环境比陆地环境恶劣得多，结构的腐蚀也更为严重。海洋大气中的盐雾、环境温度及湿度、日光、海水的温度及流速、海水中的溶解氧及含盐量、海浪的冲击、漂浮物的撞击、海洋生物、海底土壤中的细菌等，都可不同程度地的腐蚀破坏。海洋是氯离子的主要来源，海水中通常含有3%的盐，其中主要是氯离子。海风、海雾中也含有氯离子，海砂中更含有不等量的氯离子。Cl-的存在会大大提高混凝土中Ca(OH)2的溶解度，加速Ca(OH)2的溶蚀；渗入的氯盐有可能与水泥中的铝酸三钙（C3A）作用，生成含水的氯化铝酸钙（3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O和3CaO·Al2O3·CaCl2·3H2OCl-即游离出来，对钢筋产生腐蚀破坏。 1.1.2 对钢筋的腐蚀破坏 氯离子的渗入对钢筋腐蚀产生重要影响。Cl-半径小，活性大，具有很强的穿透能力，渗入混凝土中到达钢筋表面，吸附于钝化膜处，使该处的pH值迅速降低到4以下，致使局部钝化被破坏；而后，Cl-与未被破坏的钝化膜之间形成电位差，诱发点腐蚀迅速发展，而点腐蚀发展快，比均匀腐蚀危害更大；由于FeCl2的生成加速了对Fe2+的搬运，从而加速了阳极过程；另外，由于Cl-的导电作用，使阴阳极之间的电阻降低，腐蚀电池效率提高,电化学腐蚀破坏加速。反应式如下： Fe2++2Cl-+4H2O→FeCl2·4H2O FeCl2·4H2O→Fe(OH)2+2Cl-+ 2H++2H2O 可见，氯离子对钢筋的腐蚀仅起诱发、活化或“搬运”作用，不参与或改变腐蚀产物的组成，其含量不随腐蚀反应的进行而降低，因此其危害性也就更大。 1.2 硫酸盐的腐蚀 海水中含有大量的硫酸盐。混凝土结构（尤其是桩基、建筑物的浸水部分）与硫酸盐接触，就会有以下的反应发生： 1.2.1 膨胀型腐蚀 当阳离子为Na、KAFt）： Na2SO4·10H2O+Ca(OH)2=CaSO4·2H2O+2NaOH+8H2O 4CaO·Al2O3·12H2O+3(CaSO4·2H2O)+14H2O =3CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O+Ca(OH)2 此时的AFt的体积比原有体积增大1.5倍以上，在水泥石内形成很大的内应力，致水泥石结构膨胀开裂，严重时使其强度丧失，是混凝土的“顽症”之一。 1.2.2 结晶型腐蚀 当阳离子为Mg时，反应如下： Ca(OH)2+MgSO4+2H2O=CaSO4·2H2O+Mg(OH)2 Mg(OH)2在水中的溶解度很低，其饱和溶液的pH值仅为10.5，在此碱度下C-S-H凝胶呈不稳定状态，且因Mg和Ca价态相同，半径相近，极易发生以下反应： C-S-H+MgSO4+H2O→CaSO4+Mg(OH)2+mSiO2·nH2O 生成的Mg(OH)2继续与硅胶反应，生成水化硅酸镁M-S-H Mg(OH)2+mSiO2·nH2O→M-S-H+H2O 而M-S-H无胶结力，导致混凝土强度丧失。 1.2.3 分解型腐蚀 硅灰石（碳硫硅钙石）型腐蚀 对此类型的腐蚀，较长时间未被人们所重视。当混凝土结构中同时存在钙离子、硅酸盐、碳酸盐及水时，侵入的硫酸盐会与其发生反应，生成碳硫硅钙石： Ca3Si2O3·3H2O+2CaSO4·2H2O+2CaCO3+24H2O→ Ca6[Si(OH)6]2·24H2O·[(SO4)2·(CO3)2]+Ca(OH)2 生成的 Ca(OH)2由碳化反应产生CaCO3继续参与上述反应过程，如此循环往复。因此，硅灰石型的腐蚀不断消耗了C-S-H凝胶和C3AC4AF等水化物，使水泥石结构松散，比一