防腐混凝土在岩土工程施工中的应用

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1、防腐混凝土在岩土工程施工中的应用摘　要:结构防腐主要从混凝土内部阐述其腐蚀性,并通过掺入外加剂进行有机补偿,使其应用于各种抗裂防渗混凝土,尤其适用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道和水电等钢筋混凝土结构工程。关键词:防腐混凝土;岩土工程;地下工程0引言建筑结构防腐与裂缝控制是一个系统工程,近10年来,我国工民建向长期化、复杂化发展,商品混凝土普及应用,混凝土强度等级从C30向C50发展,这些因素导致钢筋混凝土结构开裂的机率增多。12大多数土壤中都含有一些硫酸盐,若硫酸盐浓度低,则对混凝土不会产生太大的影响;若硫酸盐浓度高,则可对建筑物或构筑物的地下部分,如桥

2、梁、隧道、涵洞和房屋的基础产生显著的破坏作用。这种破坏可能以膨胀形式出现而导致结构位移。硫酸盐膨胀也可使混凝土中的水泥水化产物丧失胶凝性,呈酥松状或糊状。我国隧道工程中也常遇到硫酸盐浓度高的地质环境。本项工程为福建省某矿业公路改线工程,长度为5.488正线公里,位于两矿隧道之间,附近是矿区蓄水区,蓄水后将形成一个污水水库,库内为酸性水。设计文件说明:段内地表水为永坎铜矿水库库内及排出的沟水,根据与原既有线定测水质分析结果,水质属SO42-、K+、Na+、Ca2+型水,对混凝土有强酸性和强溶出型及中等硫酸侵蚀性,矿区排出的水硫酸根含量达1200mg/L,具有强腐蚀性。

3、在附近流经线路的沟水,水质属HCO3-·Cl--K++Na+型水,对混凝土具有中等溶出型和弱酸性侵蚀。为此设计要求桥梁墩台基础及地面上2m以下部分的墩身,涵洞基础及边墙以及2号隧道的混凝土均采用防腐混凝土。根据以上设计说明,我们在一进场就进行施工调查,首先对各作业点的地表水进行随机取样,及时送实验中心及卫生防疫站进行水质化验分析,化验结果水质呈酸性,并将水质报告送至有关部门,经确认其侵蚀程度为中等侵蚀。1硫酸盐腐蚀机理12硫酸盐腐蚀是指环境中的SO42-与硬化水泥浆的某些组分(水化硫铝酸钙、氢氧化钙)起化学反应,生成二水石膏或钙钒石,其相同体积比反应物增加

4、1倍多,在水泥石内部产生很大的膨胀应力,造成混凝土膨胀开裂以至毁坏。环境水中的SO42-含量不同,能使硬化水泥浆产生不同性质的腐蚀,当SO42-浓度较低时,它使硬化水泥浆产生硫铝酸钙腐蚀,当SO42-浓度1000mg/L时,除了硫铝酸钙腐蚀外,还会产生石膏型的腐蚀。从腐蚀的实际过程来看,硫铝酸钙腐蚀是由于生成钙矾石,最初使硬化水泥浆变成密实,强度增加。但随着钙矾石生成量的继续增多,产生局部膨胀压力,使结构胀裂,强度下降而破坏,在遭受硫铝酸钙腐蚀的试体上面可看到较大裂缝,而石膏的腐蚀是先经历一个强度降低的过程,继之膨胀、开裂。混凝土后期膨胀出现裂缝,主要原因是:(1)

5、水泥中游离CaO过高,Ca(OH)2体积膨胀所致;(2)水泥中MgO过高,Mg(OH)2体积膨胀所致;12(3)水泥和外加剂碱含量过高,与集料中活性硅等发生碱-集料反应所致;(4)有害离子Cl-、Mg2+等侵入混凝土内部,导致钢筋锈蚀或形成二次钙矾石膨胀破坏所致。2防腐混凝土原材料的选择考虑混凝土防腐主要是材料的耐久性,因为耐久性对结构的维修和更新费用,有重大经济意义。耐久性被定义为材料在给定的环境条件下的使用年限。一般,密实的或不透水的混凝土具有长期的耐久性,而取决于它的配合比、捣实的程度和养护及正常环境的温度和湿度。在以往工程中采用抗硫酸盐水泥配制防腐混凝土。但

6、由于抗硫酸盐水泥作为特种水泥,目前国内生产厂家生产规模较小,并受工艺、运距、数量、价格较高等因素影响,制约了防腐混凝土商品化的发展。而我们利用普通硅酸盐水泥和NF-C耐腐蚀防水剂和优质粉煤灰,配制防腐混凝土并应用到永坎铜矿改线工程上,既解决了混凝土的防腐问题,又降低了混凝土成本,取得了较好的经济和社会效益。2.1水泥12国内外有关资料的分析表明,在水泥的各个主要矿物组成中,C3A的含量大小对水泥的抗硫酸盐侵蚀能力影响最大,其次取决于C3S含量。表1为水泥中各主要矿物的含量对抗硫酸盐性能的影响。水泥用量增加可提高混凝土密实度,从而可以提高混凝土的抗硫酸盐性能。G.J.

7、Verbeck对加利福尼亚州萨拉曼都硫酸盐土壤(含10%Na2SO4)中的混凝土试件进行长期研究,其结果见图1。从图1可见,当水泥用量为225kg/m3和310kg/m3时,硫酸盐溶液对混凝土的破坏程度随着C3A的增加而增大,但当水泥用量达390kg/m3时,硫酸盐溶液对混凝土的破坏随着C3A含量的增加而只有稍微增加。ASTM标准的5种水泥中除早强型水泥外,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ型水泥(水泥中C3A含量分别为10%、4%、8%和3%)混凝土的破坏几乎为零。这说明高水泥用量会显著地增强混凝土的抗渗性,进而提高混凝土的抗侵蚀能力。防腐混凝土使用的水泥除物理性能满足标准要求外