天津地鐵中的鋼筋混凝土腐蝕及防護

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1、精品論文，值得推薦天津地鐵中的鋼筋混凝土腐蝕及防護摘要:論述了硫酸鹽、氯離子等對鋼筋混凝土的腐蝕機理,并結(jié)合天津地鐵2號線某車站的具體施工情況,介紹了相應(yīng)的防護措施。關(guān)鍵詞:混凝土;耐久性;腐蝕1工程概況和地質(zhì)特點天津地鐵2號線某車站主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)形式,采用明挖順作法施工。工程施工范圍內(nèi)地下水分為潛水及微承壓水。其中,潛水位于地表下1.0～3.0m,主要依靠大氣降水入滲和地表水入滲補給,水位受季節(jié)影響明顯;微承壓水分布于第Ⅱ陸相層以下,一般位于地表15.0m以下,主要含水層為粉土和粉

2、砂,含水層厚度較大,分布相對穩(wěn)定,該層接受上層潛水的補給,以地下徑流方式排泄,同時以滲透方式補給深層地下水。依據(jù)文獻[1]的規(guī)定,進行腐蝕性試驗得出的結(jié)論是:主要腐蝕由硫酸鹽和氯離子引起的,其中,硫酸根離子最高濃度2291mg/L,氯離子最高濃度4006mg/L。它們交互作用,對鋼筋混凝土形成侵蝕,影響其耐久性能。2鋼筋混凝土腐蝕機理的分析2.1硫酸鹽對混凝土腐蝕作用機理Na2SO4、MgSO4等硫酸鹽與混凝土中水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2優(yōu)秀論文精品論文，值得推薦反應(yīng)生成:(1)鈣礬石(3CaO

3、、Al2O3、3CaSO4、31H2O)[2]。它是一種針狀結(jié)晶體,固相體積是原來的1.5倍。由于是在固化了的混凝土中發(fā)生反應(yīng),因此在混凝土內(nèi)形成膨脹應(yīng)力而引起混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。(2)白色松軟的不定形物質(zhì)—Mg(OH)2。它會使水泥漿體的結(jié)構(gòu)遭到破壞。(3)石膏。溶于水后會造成混凝土的浸析增加。(4)硅酸鎂水化物。與硅酸鈣水化物的取代反應(yīng)會使混凝土強度下降。2.2氯離子對鋼筋的腐蝕作用機理混凝土在水化作用時,水泥中氯化鈣生成氫氧化鈣,從而產(chǎn)生大量的氫氧根離子,使pH值達到12～14。鋼筋在這樣的高

4、堿環(huán)境中,表面容易生成一層致密的鈍化膜而阻止鋼筋的銹蝕。但當(dāng)pH值小于一定的數(shù)值時,鈍化膜則難以形成,氯離子一旦到達鋼筋表面,局部鈍化膜便開始被破壞,鋼筋便會在各種作用下開始銹蝕。(1)腐蝕電流的影響。當(dāng)鋼筋表面局部鈍化膜遭到破壞后,使某些部位露出鐵基本體,與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成電位差。大面積的鈍化膜區(qū)作為陰極發(fā)生還原反應(yīng),鐵基體作為陽極而受到腐蝕。腐蝕由局部開始逐漸在鋼筋表面擴展。(2)氯離子的陽極去極化作用[3]。加速陽極過程者,稱做陽極去極化作用,而氯離子就具有這樣的作用,即:在陽極氯

5、離子與2價鐵離子相遇生成FeCl2,使2價鐵離子消失,從而加速陽極反應(yīng)。但是優(yōu)秀論文精品論文，值得推薦FeCl2是可溶的,在向混凝土內(nèi)擴散遇到氫氧根離子發(fā)生反應(yīng),最后可氧化成鐵的氧化物。在這個過程中,氯離子只起“搬運”作用,而不被“消耗”,因此它會周而復(fù)始地起破壞作用。(3)氯鹽與水泥的作用。在一定的條件下,氯鹽可與水泥中的鋁酸三鈣生成不溶性“復(fù)鹽”,從而降低氯離子含量,同時降低硫酸鹽與鋁酸三鈣作用而發(fā)生“膨脹”破壞。但當(dāng)混凝土的堿度降低時,“復(fù)鹽”會分解重新釋放出氯離子,對鋼筋產(chǎn)生腐蝕。2.3其

6、他的腐蝕因素如果外界環(huán)境中CO2、SO2、工業(yè)酸性介質(zhì)等滲入到混凝土中,也會與其中的含堿物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這樣將降低混凝土的堿度,也可能導(dǎo)致部分水泥水化物分解。此外,氣候條件、地下微生物等也有可能腐蝕鋼筋。3鋼筋混凝土防護措施通過上面腐蝕機理的分析,要提高鋼筋混凝土的耐久性就要做到:保持混凝土的高堿度;提高混凝土的密實度,增強抗?jié)B能力;控制硫酸根離子、氯離子的含量。(1)水泥和骨料材料的選擇水泥是配置混凝土的關(guān)鍵原料。為提高混凝土抗硫酸根離子腐蝕性和抗裂性能,選用含C3A、堿量低的普通硅酸鹽水泥和堅

7、固耐久的潔凈骨料,并控制水泥和骨料中氯離子的含量;要重視單方混凝土中膠凝材料的用量和混凝土骨料的級配,以及對粗骨料的粒形要求,并盡可能減少混凝土膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量。優(yōu)秀論文精品論文，值得推薦(2)摻入高效活性礦物摻料活性礦物質(zhì)摻料中含有大量活性SiO2及活性Al2O3。由于現(xiàn)在水泥產(chǎn)品的細度減小、活性增加,使得水化反應(yīng)加速、放熱加劇、干燥收縮增加,導(dǎo)致混凝土溫度收縮和干縮產(chǎn)生的裂紋增加。將二級粉煤灰、S95級礦粉復(fù)合摻入混凝土中,可以減少熱開裂,提高抗?jié)B性,降低混凝土中鈣礬石的生成量。（3

8、）使用高效減水劑一般情況下,材料的組合與配合比中對混凝土抗?jié)B性最具影響力的因素是水灰比。因此在保證混凝土拌和物所需流動性的同時,應(yīng)盡可能降低用水量。加入減水劑可以使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),在水泥表面形成一層溶劑化水膜,同時將水泥在加水?dāng)嚢柚行跄w內(nèi)的游離水釋放出來,達到減水的目的。(4)添加防腐劑采用SRA-1型防腐劑,其SiO2與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣生成水化硅酸鈣凝膠,降低硫酸鹽腐蝕速度;其二次水化反應(yīng)也減少氫氧化鈣的含量,降低液相堿度,從而減少了硫酸根離子生成石膏的鈣