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文檔簡介
1、- -鹽漬地區混凝土耐久性研究概況綜述陳慶敏 XX理工大學土建學院摘 要 本文介紹了鹽漬土的構造特征及化學成分,也介紹了國內西部及沿海鹽漬區,鋼筋混凝土材料腐蝕機理的分析過程。同時對鹽漬地區混凝土腐蝕的幾種類型和抗腐方法,方案進展了介紹和評述,也介紹了不同礦物質超細粉對硫酸鹽腐蝕的抑制作用,并利用質量損失等指標對砂漿試件干濕循環試驗進展分析,還介紹了鹽漬地區混凝土腐蝕破壞的主要因素及國內已有鹽漬地區混凝土抗腐蝕性的局部研究成果。為我國西部和沿海建立奠定了技術根底。關鍵詞 鹽漬地區;混凝土;耐久性;國內混凝土抗腐蝕研究一概述建國以來,我國水利,電力,交通,港口,鐵道,工業與民用建筑及市政等部門興
2、建了大量混凝土工程,這些工程在國民經濟建立中發揮了巨大的作用?,F在我國又處在西部開發與建立之中,加之近幾年大量的巨資工程在這些地區的投入使用。隨著運行時間的增加,混凝土工程的腐蝕破壞問題日益突出,這一問題不僅影響到正常的生產,甚至危及到工程的平安運行。 近幾年來混凝土腐蝕破壞的調查總結報告說明:混凝土腐蝕破壞在我國鹽漬土主要分布的地區,該地區為地勢較低的平原或盆地,如XX的南疆北疆及土哈一帶,XX中西部、XX、XX、內蒙及青藏高原的低洼地區,沿海地區及華北下原、XX盆地、松遼平原等。這些大型混凝土的工程一般運行年限都非常的短,更甚上億的工程運行一兩年就停頓運行。如XX曹家堡飛機場于1996年建
3、并運行,經過4年的時間,機場跑道老化、腐蝕、干裂十分嚴重,已影響了飛機的正常起飛和降落。跑道混凝土出現腐蝕、起砂,道面龜裂。另外XX東郊硝灣330千伏變電所位于XX平安縣內,所址上部近20m地層中大多沉積有棕紅,棕褐色粘性土,地層中含混較多的石硝碎塊和小顆粒。含有大量的易容鹽。該變電所于1996年建成投入使用,2002年6月擴建投入運營了2號主變。占地88畝,投資一億多元,在全部建成投入運行不到一年的時間里,變電所內幾乎所有的已建建筑物根底,室內外地坪,道路燈產生了嚴重的變形,沉降,裂縫和扭曲,直接危機變電所的運行。種種事例說明鹽漬地區混凝土的腐蝕破壞及耐久性研究具有重要的意義。因此。如何建立
4、適合我國鹽漬地區混凝土破壞平安性的技術條件,尤其確保是國家重點工程工程的平安性,以及這些工程能平安,長期運行并創造巨大的經濟效益和社會效益有著重要的意義。二 鹽漬土的定義及構造特征關于鹽漬土的定義,國內外尚無統一標準。通常認為,土中含易溶鹽超過03,即謂鹽漬土。鹽漬土的成因也較為復雜。百科定義為:鹽漬土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱。鹽土是指土壤中可溶性鹽含量到達對作物生長有顯著危害的土類。鹽分含量指標因不同鹽分組成而異。堿土是指土壤中含有危害植物生長和改變土壤性質的多量交換性鈉。鹽漬土主要分布在內陸干旱、半干旱地區,濱海地區也有分布。全世界鹽漬土面積計約897.0萬平方公里,約占世
5、界陸地總面積的6.5%,占干旱區總面積的39%。中國鹽漬土面積約有20多萬平方公里,約占國土總面積的2.1%。鹽漬土在我國分布情況:A.近海地區的鹽漬土大都以含氯鹽為主(NaCl,CaCI2,MgCI2,等),而內陸地區,有的足以含氯鹽為主(如XX地區),有的是以含硫酸鹽為主(Na2S04等),而大多數情況下是氯鹽、硫酸鹽同時存在,只是不同地區兩者比例不同。B.XX黃土狀鹽漬土屬內陸鹽漬土,形成來源于其母巖第三系強風化泥巖,經地下水、地表水溶濾后,隨水流從山坡帶到山腳,經蒸發作用鹽分凝聚而成。按含鹽類的性質分類,鹽漬土又可分為氯鹽鹽漬土、硫酸鹽鹽漬土、碳酸鹽鹽漬土。XX黃土狀鹽漬土屬硫酸、亞硫
6、酸鹽鹽漬土的居多,按含鹽量多少分類,鹽漬土亦可分為弱鹽漬土、中等鹽漬土、強鹽漬土、超強鹽漬土。XX黃土狀鹽漬土多屬中等硫酸鹽漬土,個別地段存在強硫酸鹽漬土。C.XX省境內鹽漬土主要分布于柴達木盆地、茶卡地區。由于地理環境和地下潛水的水位和水質不同形成的鹽漬土的礦化度和化學成分有很大的差異。強烈的蒸發使土壤產生鹽化現象,且土層中可溶鹽含量甚高,表土含鹽量常大于下層鹽漬土普遍含有的陽離子有Na+、Mg2+、Ca2+等;陰離子有Cl-、S042等,根據含鹽量的多少可分為鹽殼、鹽七、鹽漬土等,它們的含鹽量依次遞減。鹽漬土根據鹽化的程度不同可劃分為非鹽漬化、輕鹽漬化、中鹽漬化、重鹽漬化等4級土質,它們在
7、003m表層土中全含鹽量分別為:3、0 305、051.0、1 .02 .0。其00.3m表層土中氯根含量分別為:003、0.03006、00605、05-07。對建筑物的腐蝕情況分別為:非鹽漬化土對建筑物根本無鹽漬侵蝕;輕鹽漬化土礦化度有所增高,地表有反鹽現象,對建筑物有較輕微的腐蝕;中鹽漬化土礦化度明顯增高,地表反鹽現象嚴重,對建筑物具有較強的腐蝕;重鹽漬化土(超鹽漬土)礦化度極高,土質多粘重,而且較嚴密,地表鹽結皮及鹽殼較厚,對建筑物腐蝕嚴重。除以上所述鹽漬土對混凝土具中等腐蝕性,靠近鹽湖地段多為鹽沼地段,其疊含鹽量是超鹽漬土的數十倍,全含鹽量在10-30之間,水質高度礦化。土壤大多為粉
8、砂及淤泥質的粉土。地表鹽殼鹽結皮較厚,低洼處積水有鹽鹵水,對建筑物的腐蝕更為嚴重:典型的察爾汗鹽湖地區鹽漬土化學成分見表1:表一 察爾鹽湖地區鹽漬土化學成分分析結果工程可溶性鹽成分重量百分比含鹽總量檢測結果Cl-15.97SO42-6.92HCO32-0.18CO32-無Ca2+1.7Mg2+2.76K+3.24Na+5.353.12三 混凝土材料破壞機理及影響其破壞的因素 混凝土材料在硫酸鹽環境中既受到物理腐蝕又受到化學腐蝕,但其腐蝕機理較為復雜,迄今尚未完全明確。物理腐蝕主要是由無水硫酸鈉(thenardite)向十水硫酸鈉(mirabilite)轉變引起,由于結晶壓力造成混凝土材料的開裂
9、和剝落,被稱為“一種特殊的腐蝕類型?;瘜W腐蝕通常指水泥水化產物與硫酸根離子反響形成鈣礬石和石膏的反響,伴隨著較大的體積膨脹,使混凝土材料開裂和剝落,因此水化鋁酸鈣和Ca(OH)2的存在是造成化學腐蝕的首要因素。1. 鹽漬土對混凝土構造的腐蝕機理鹽漬土含鹽量及含鹽種類有很大差異,其腐蝕性也有差異。氯鹽主要腐蝕混凝土中的鋼筋從而引起構造破壞;硫酸鹽主要是通過物理,化學作用破壞水泥水化產物,使混凝土分化,脫落和喪失強度。1.1硫酸鹽的化學腐蝕機理實際上硫酸鹽侵蝕是一個比較復雜的過程。硫酸鹽侵蝕引起的危害性包括混凝土的整體開裂和膨脹以及水泥漿體的軟化和分解。不同的Ca,Na,K.Mg和Fe的陽離子會產
10、生不同的侵蝕機理和破壞原因#如硫酸鈉和硫酸鎂的侵蝕機理就截然不同。1) 硫酸鈉侵蝕首先是Na2SO4和水泥水化產物Ca(OH)2的反響,生成的石膏CaSO4·2H2O再與單硫型硫鋁酸鈣和含鋁的膠體反響生成次生的鈣礬石#由于鈣礬石具有膨脹性#所以鈣礬石膨脹破壞的特點是混凝土試件外表出現少數較粗大的裂縫。當侵蝕溶液中SO42-濃度大于)1000mg/L時,水泥石的毛細孔假設為飽和石灰溶液所填充#不僅有鈣礬石生成,而且在水泥石內部還會有二水石膏結晶析出。從氫氧化鈣轉變為石膏#體積增大為原來的兩倍#使混凝土因內應力過大而導致膨脹破壞。石膏膨脹破壞的特點是試件沒有粗大裂紋但遍體潰散。Biczo
11、k認為:侵蝕溶液濃度改變,反響機理也發生變化。以Na2SO4侵蝕為例,低SO42-濃度<1000mg/LSO42-,反響產物主要是鈣礬石;而在高濃度下>8000mg/L SO42-,主要產物是石膏;在中等程度濃度下1000mg/L-8000mg/L SO42-,鈣礬石和石膏同時生成。在MgSO4侵蝕情況下,在低SO42濃度<4000mg/ L SO42-,反響產物主要是鈣礬石;在中等程度濃度下4000mg/ L-7500mg/L SO42-,鈣礬石和石膏同時生成;而在高濃度下>7500mg/L SO42-,鎂離子腐蝕占主導地位。2硫酸鎂與水化水泥產物的反響方程式如下:C
12、a(OH)2+MgSO4+2H2OCaSO4·2H2O+Mg(OH)21硫酸鎂侵蝕首先發生上式的反響,然而上式生成的Mg(OH)2與NaOH不同,它的溶解度很低0.01g/L,而Ca(OH)2是1.37g /L,飽和溶液的PH值是10.54是(Ca(OH)2是12.4,NaOH是13.5),在此PH值下鈣礬石和C-S-H均不穩定,低的PH值環境將產生以下結果;1)次生鈣礬石不能生成;2由于鎂離子和鈣離子具有一樣的化合價和幾乎一樣的半徑,所以兩者能很好的結合,因此MgSO4很容易與C-S-H發生反響,生成石膏,氫氧化鎂和硅膠SH,這種膠體較C-S-H膠體的粘結性小;3為了增加自身的穩定
13、C-S-H膠體要不斷地釋放出石灰來增加PH值即通常稱為C-S-H膠體的去鈣過程,但釋放出來的石灰卻并沒有增加PH值,而是繼續與MgSO4反響,生成更多的CaSO4·2H2O和Mg(OH)2;隨著C-S-H膠體中石灰的析出和膠結性的降低,膠體中的石膏和Mg(OH)2將不斷的增加;隨著Mg(OH)2的增加將不斷的發生硅膠與Mg(OH)2反響,生成沒有膠結力的水化硅酸鎂(M-S-H),可見硫酸鎂侵蝕與C3A無關,傳統通過降低C3A含量的抗硫酸鹽水泥對改善硫酸鎂型侵蝕的作用不大。3低溫潮濕或者有碳酸鹽存在的條件下生成碳硫硅鈣石,碳硫硅鈣石也能引起膨脹,且在微觀構造上與鈣礬石很接近,所以通常會
14、被誤認為是鈣礬石,最近已越來越多地引起重視,目前,關于碳硫硅鈣石CaSiO3·CaSO4·15H2O的形成機理還沒有達成一致共識,一般認為其可能有兩種途徑:一種認為其是由水泥石中的水化產物C-S-H凝膠與硫酸鹽和碳酸鹽在適當條件直接反響生成;另一種認為其是由硅鈣釩石過渡逐漸轉化而成。1.2鹽類的結晶腐蝕前面我們僅涉及混凝土的化學侵蝕,但鹽同樣也可以由物理原因所形成的晶體生長壓力而對混凝土產生破壞。當混凝土與含大量溶質的水相接觸時,就會發生這類腐蝕。與混凝土材料相接觸的土基中的鹽溶液或海水,在毛細管X力的作用下,可被混凝土毛細管提升,有LapLace公式可知,當毛細孔徑為r時
15、,那么毛細孔X力為P=2/r2在此壓力作用下,理想多孔材料中毛細孔內的液體可被提升高度為:h=2/rgp3對實際材料,由于毛細孔孔徑的差異及不連續性,毛細孔內液體提升高度有異。按上述原理到達提升平衡的毛細孔中的鹽溶液#當其中相對濕度變化時,水分子將發生蒸發脫附或吸附凝聚作用。由Kelvin方程知:RTlnPr/P0=2M/rp(4)當空氣相對濕度R.H.降低時,相對毛細孔中的水像空氣中蒸發,同時毛細孔中的溶液將被濃縮,直至形成鹽的結晶。1.3普通混凝土在鹽湖鹵水和鹽漬土復合鹽條件下的腐蝕現狀與腐蝕機理。普通混凝土的腐蝕現狀:混凝土在鹽湖鹵水干濕交替條件,2-3年即發生嚴重侵蝕。在鹽漬土條件下,
16、普通混凝土3年左右開場粉化。鹽湖地區混凝土的腐蝕原因,主要是鹽湖鹵水或鹽漬土鹵水滲入混凝土內部孔隙中,鹵水與混凝土發生物理變化和化學反響,促使混凝土破壞。普通混凝土的腐蝕機理:1氫氧鈣石Ca(OH)2和水化鋁酸鈣C3AH6的腐蝕屬于高濃度的南極石;氫氧化鎂;氯氧化鎂;氯鋁酸鈣;石膏復合型腐蝕,未見鈣礬石,大量工作說明,環境水的類型和濃度是影響水泥混凝土腐蝕產物的決定性因素,因為C9A·3CaSO4·32H2O在PH值低于10.5時不穩定。2水化硅酸鈣CSH的腐蝕屬于鎂離子和堿金屬離子取代鈣離子的含水硅酸鈣鎂凝膠CMSH堿硅凝膠腐蝕,一旦混凝土開裂,腐蝕產物受到鹽湖鹵水的酸性
17、影響而分解。3鹽湖鹵水和鹽漬土中富含的光鹵石,水氯鎂石,食鹽等鹽分,在水的輔助作用下,沿混凝土內部毛細裂縫上升到地面以上部位,水分蒸發到大氣中后鹽分便在混凝土外表一定深度內重結晶,體積增大超過混凝土內部毛細孔隙時,會產生很大的結晶力,使混凝土遭受以干濕循環為主的物理結晶破壞而粉化。當混凝土發生開裂后,堿性腐蝕產物等受到鹽湖鹵水的酸性影響而分解。2.影響混凝土耐鹽腐蝕性能的主要因素混凝土硫酸鹽侵蝕;硫酸根離子由外界滲入到混凝土。與混凝土的某些成分發生化學物理作用而對混凝土產生腐蝕。使混凝土性能逐漸退化。這是一個復雜的物理化學過程。這個過程主要受如下因素的影響:1水泥品種2混合材的摻量3混凝土的密
18、實性和配合比4侵蝕溶液中陽離子的類型和SO42-濃度的影5侵蝕溶液PH值的影響6環境溫度的影響7干濕交替和凍融循環的影響四 鹽漬地區混凝土破壞試驗方混凝土外部成分破壞,以內摻摻合料、中砂、細石、普通硅酸鹽水泥以及抗硫水泥制成的細石高性能混凝土作為研究對象,在3種不同硫酸根濃度的浸泡液中進展100次干濕循環,用動彈性模量、抗折強度和抗壓強度的變化研究硫酸鹽侵蝕對混凝土耐久性的影響。結果說明,隨著浸泡液中硫酸根濃度的逐步增加,混凝土受硫酸鹽侵蝕程度逐步增加,試件的動彈性模量呈現逐步降低的趨勢;在干濕交替環境下,混凝土試件的抗折強度指標比抗壓強度指標更敏感,試件的抗折強度比抗壓強度更能反響試件的受損
19、程度。在干濕交替的水侵蝕和硫酸鹽侵蝕環境中,摻加復合摻和料的高性能混凝土對硫酸鹽侵蝕有較好的抵抗性能。目前已經了解的酸鹽腐蝕破壞混凝土的幾種方式:ASTM C1012,GB2420中規定的方法,干濕循環法。干濕循環試驗的結果與ASTM C1012和GB2420方法不完全一致,主要是因為干濕循環是一個物理和化學作用復合侵蝕的過程,伴隨著鈣磯石的不斷分解和再生,且硫酸根離子在該試驗中主要通過毛細吸附機理進展滲透,因此可在試件內迅速富集,致使硫酸鹽腐蝕更加迅速和劇烈。 ASTM:美國材料與測試協會的標準,以測定水泥的潛在膨脹性來評價水泥抗硫酸鹽侵蝕性能;水泥漿試件尺寸為25mm×25mmx
20、285mm,至一定齡期,用比長儀測定浸泡在5硫酸鹽溶液中的試件長度。該方法在成型長砂漿棒的同時,還要成型立方體試件,以檢測強度變化。這種方法考慮了Na2S04和MgS04兩種侵蝕溶液的影響。但此方法成型試件多,較為繁瑣,且試件較小,試驗結果離散性也較大,主要用于測試水泥的抗硫酸鹽侵蝕性能。但有研究認為:長期浸在海水中的混凝十建筑物沒有產生膨脹問題但強度已完全失去,混凝土成粉狀脫落,這一問題利用膨脹機理并不能合理解釋。因此,用膨脹率來評價混凝土受腐蝕情況也受到了質疑。氧擴散法:在德XX用的方法,試件的灰砂比為1:3,規格為lOmX401×160m。試件成型2d后脫模,放人20的Ca(O
21、H)。飽和溶液中,在14d時再移人44的NazS0。溶液中,分別在5或20的溫度下養護。在各齡期連續測定試件的長度變化、共振頻率和質量變化,并計算試件的彈性模量。采用氧擴散法測定經20硫酸鹽溶液浸養試件的滲氣性并計算它們的有效擴散系數。浸泡法:以前蘇聯、羅馬尼亞等國為代表,采用水泥試件在侵蝕環境中一定齡期的強度與淡水中一樣齡期強度的比值來評價抗蝕性。此方法現在已被很多單位用來做混凝土抗硫酸鹽腐蝕試驗,只是試驗周期很長?;炷羶炔夸摻畹钠茐闹饕锹入x子的侵蝕破壞。混凝土構造處于含有氯鹽的海水、鹽土或空氣環境中, 氯離子通過混凝土內部的孔隙和微裂縫體系從周圍環境向混凝土內部傳遞。氯離子的傳輸過程是
22、一個復雜的過程, 涉及到許多機理, 目前,已經了解的氯離子侵入混凝土的方式主要有以下幾種 :( 1)毛細管作用: 即鹽水向混凝土內部枯燥的局部移動;( 2)滲透作用: 即在水壓力作用下, 鹽水向壓力較低的方向移動;( 3)擴散作用: 即由于濃度差的作用, 氯離子從濃度高的地方向濃度低的地方移動;( 4)電化學遷移: 即氯離子向電位較高的方向移動。 通常, 氯離子的侵蝕是幾種侵入方式的組合, 另外, 還受到氯離子與混凝土材料之間的化學結合、物理粘結、吸附等作用的影響。而對應特定的條件, 其中的一種侵蝕方式是主要的。4.1氯離子導致鋼筋銹蝕的機理( 1) 破壞鈍化膜: 水泥水化的高堿性( pH 1
23、216), 使其內鋼筋外表產生一層致密鈍化膜, 氯離子進入混凝土中并到達鋼筋外表(超過/臨界值0 )后, 容易滲入鈍化膜, 激活鋼筋外表的鐵原子, 局部鈍化膜開場破壞。( 2)形成/ 腐蝕電池0: 氯離子破壞鈍化膜使鋼筋外表這些部位(點)露出了鐵基體, 與尚完好的鈍化膜區域之間構成電位差(作為電解質, 混凝土內一般有水或潮氣存在)。腐蝕往往由局部開場, 逐漸在鋼筋外表擴展。( 3) 氯離子的陽極去極化作用: 加速陽極過程者稱作陽極去極化作用。在鋼筋銹蝕過程中, 氯離子只參與可反響過程, 作為促進腐蝕的中間產物, 并不改變銹蝕產物的組成, 氯離子在混凝土中含量也不會因腐蝕反響而減少, 也就是說,
24、 但凡進入混凝土中的游離態氯離子, 會周而復始地起破壞作用的。其反映式為:Fe2+ + 2Cl- + 4H2O FeCl2 + 4H2O ( 1)FeCl2 + 4H2OFe(OH)2 + 2Cl- + 2H+2H2O ( 2)反響產物Fe(OH)2 進一步與氧和水化合生成Fe(OH)3, 再進一步與水化合后形成Fe(OH)3+H2O,最終體積可增大210倍, 在混凝土中形成很大的膨脹力。( 4) 氯離子的導電作用: 混凝土中氯離子的存在, 強化了離子通路, 降低了陰、陽極之間的歐姆電阻, 提高了腐蝕電池的效率, 從而加速電化學腐蝕過程。( 5) 氯離子與水泥的作用及對鋼筋銹蝕的影響: 水泥中
25、的鋁酸三鈣, 在一定條件下可與氯鹽作用生成不溶性復鹽C3A, 降低混凝土中游離氯離子的量。從這個角度講, 含鋁酸三鈣高的水泥品種有利于抵抗氯離子的侵害。但是,復鹽C3A只有在強堿性環境下才能生成和保持穩定, 而當混凝土的堿度降低時,復鹽C3A會發生分解, 重新釋放出氯離子來; 在一定條件下也可能轉化成水化硫鋁酸鈣(鈣礬石),就此而言,復鹽C3A還有潛在危險的一面。4.2氯離子腐蝕性能參數的試驗方法1氯離子滲透快慢試驗庫侖試驗法該試驗方法是在直流電壓作用下, 氯離子能通過混凝土試件向正極方向移動, 以測量流過混凝土的電荷量, 作為評定混凝土的抗氯離子滲透性能。該方法的特點是試驗簡便、快速, 對不
26、同膠凝材料組成、養護情況一樣的混凝土具有良好的對應關系, 用于平行比較, 可簡便、快速地判斷混凝土的抗氯離子滲透性。缺點是對低電阻率混凝土會引起發熱過大(對于電阻率高的高性能混凝土無此問題),測出的電量并不能代表是氯離子的遷移量?;炷恋碾妼?、試件缺陷都會明顯影響測試結果, 尤其該方法只能用于平行比較抗氯離子滲透性能, 不能真實反映氯離子的擴散情況, 難以利用其指標推算混凝土的使用年限。2 氯離子快速擴散系數測定方法RCM法該試驗方法也稱唐氏法, 為假設氯離子滲透進入混凝土的流量是濃度差引起的擴散和電場引起的離子遷移的總和。在陽極板和陰極板之間施加直流電, 以試驗初始測得的電流值確定持續通電
27、時間, 通電完畢后劈開試件, 按顯色法測定氯離子的滲入深度, 按下式計算氯離子的擴散系數:式中 DRCM)RCM法測定的混凝土氯離子擴散系數, (m2/s) ; T)陽極電解液初始和最終溫度的平均值, K;h)試件高度, m; Xd 氯離子擴散深度, m; t)通電試驗時間, s; A)輔助變量, 。該試驗方法是在低電壓下完成的, 從而抑制了庫倫試驗法試驗中試件易發熱的缺陷。缺點是借助于電場的作用下氯離子在混凝土內的遷移, 同樣存在混凝土的電導率、試件缺陷對測試結果的影響, 不能真實反映氯離子的擴散情況, 能否利用其指標推算混凝土的使用年限尚有待于進一步的研究。4.3 硬化混凝土氯離子滲透快速
28、試驗方法該試驗是將混凝土試件側面密封后, 將試驗面暴露于一定氯離子含量的人造海水中, 暴露一定時間后, 從試件暴露面外表開場, 以不大于1 mm的厚度逐層切削研磨, 測定每一層中氯離子的含量, 以Fick第二擴散定律的求解方程即可計算出氯離子在混凝土中的有效擴散系數。該試驗方法真實地反映了氯離子在混凝土內的擴散情況, 能直接定量地測定出非穩定狀態下氯離子在混凝土內的擴散系數。中港集團建筑材料重點實驗室暴露試驗研究結果證明, 該法測出的氯離子擴散系數與海洋自然暴露環境下的測試結果具有良好的相關性。因此, 應用該方法的測試結果, 可科學地預測混凝土的使用年限。該方法的缺點是試驗周期長, 對試驗的精
29、度要求高。五 鹽漬土對建筑物腐蝕的防護措施在XX,XX鹽漬土地區,在干濕交替的水侵蝕環境中,宜采用參加復合摻和料的高性能混凝土而不宜采用普通水泥混凝土和抗硫水泥混凝土;在硫酸根濃度小于5 000mg·L-1的硫酸鹽侵蝕環境中,可選用抗硫水泥混凝土而不宜采用普通水泥混凝土;在硫酸鹽濃度很高的干濕交替侵蝕環境中,最好采用加人復合摻和料的高性能混凝土。在氯鹽環境下,( 1)最大限度提高混凝土的密實性。優質混凝土、密實性混凝土、高性能混凝土等, 都能提高阻擋氯離子滲入混凝土中的能力, 減緩氯離子的擴散速度。從而延長了氯離子到達鋼筋外表并到達/臨界值0的時間, 這就延長了構造物的使用壽命。(
30、2)增加混凝土保護層厚度。有關研究結果說明, 氯離子在混凝土中的濃度(含量)是隨混凝土的深度(厚度)的增加而減小, 說明增加混凝土保護層厚度, 對于減緩氯離子的滲透量是有效的。( 3)最大限度地防止混凝土裂縫的產生?;炷恋牧芽p(宏觀、微觀)是影響鋼筋銹蝕和混凝土耐久性的最重要因素之一。裂縫的存在大大促進氯離子進入混凝土中的速度, 從而更快導致鋼筋腐蝕破壞的發生。因此, 一些國家的規程、標準中對于裂縫的限制性規定是十分重要和有必要的。另外還有一些附加措施:國內外大量實踐和試驗證明, 在嚴酷的氯鹽環境中, 10 20 年內就要出現鋼筋銹蝕破壞和修復,即使是高密實混凝土, 66 mm厚的混凝土保護
31、層。50年內鋼筋外表氯離子的濃度也超過了足以使混凝土順筋開裂的/ 臨界值0, 即難以到達50年的使用壽命。雖然增加混凝土保護層厚度是有效的措施之一, 但過厚的保護層在硬化過程中其收縮應力和溫度應力得不到鋼筋的控制, 很容易產生裂縫。因此, 增加混凝土保護層厚度的方法也有一定的限度?;炷恋拿軐嵭院土芽p控制, 需要整體水平和人員素質的提高, 工程實現高密實、無裂縫的混凝土制作是困難的。所以有必要增加一些附加措施, 見表2:表二 在氯鹽環境中鋼筋防腐蝕常用技術措施防護種類措施內容鋼筋材質與鋼筋涂層環氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋、耐蝕合金鋼鋼筋等混凝土外加劑、摻和料鋼筋阻銹劑、硅灰、其他外加劑混凝土外表封閉
32、、涂層硅酮類、涂料、聚合物灰漿、聚合物浸漬、其他隔離、砌筑層電化學方法陰極保護、電化學除鹽設計設計選材、構造設計、水灰比、混凝土保護層厚度、排水系統、防護方案選擇施工固化與養護、溫度與裂縫控制、嚴格標準施工維護裂縫修補、清洗排水、控制除冰鹽用量對于溶陷量較大的鹽漬土地基,應根據建筑類別和承受不均勻沉降的能力、地基的溶陷等級以及浸水可能性,考慮采取以下相應的設計措施:防水措施:包括場地排水、地面防水、地下管、溝和集水井的敷設,檢漏井、防(檢)漏溝設置以及地基中隔水層的設置等。地基根底措施:包括消除或減小溶陷性的各種地基處理方法和采用穿透鹽漬土層的各種類型深根底等措施。構造措施:包括加強構造整體性
33、,減少建筑物不均勻沉降使其適應地基變形的措施。鹽漬土鹽脹防護方法,(1)化學方法:方法及原理:國內外的研究者用摻入氯鹽的方法來抑制硫酸鹽漬土的鹽脹,并發現當土中的C1S042-的比值增大到6倍以上,抑制鹽脹的效果最為顯著。在硫酸鹽漬土摻人氯鹽之所以能減少鹽脹,是因為硫酸鈉在氯鹽溶液中其溶解度隨氯鹽濃度增加而減少。效果探討:這種方法對治理硫酸鹽漬土路基的鹽脹很有效,灌注氯鹽的方法有人工和機械兩種,實踐說明,人工灌注氯化鈣,經濟效益最為顯著,如XXXX八仙一冷湖一帶的鹽堿路。(2)設變形緩沖層法。(3)換土墊層法。最后,在實際工程工程中設計人員與施工人員要切實根據實際地質條件選擇設計與施工具體防護
34、措施以保障工程的耐久性,使其發揮其社會價值和經意效益。六 關于鹽漬土地區混凝土耐久性實驗的建議1混凝土腐蝕破壞的方式有化學腐蝕和物理腐蝕,而腐蝕破壞過程中物理和化學破壞界限很難區分,或者兩者同時進展,但二者之間相互影響,在的程度是否通過實驗表達出來。2在混凝土破壞實驗研究過程中,我們固定的思維模式:破壞總是先發生在外部與土壤接觸的部位,或者氯離子滲透到內部腐蝕鋼筋的破壞方式。是否有一種可能某種離子先侵入混凝土內部先與骨料較大石料先發生化學反響發生某些變化,膨脹或生成某種離子再與水泥,細骨料,鋼筋產生破壞性反響?;蛘哌@些反響同時發生加速了腐蝕性破壞。3由混凝土破壞與其他研究周期長的特點,而混凝土
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