海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍

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1、海洋环境下混凝土的腐蚀性介绍上海海事大学   尹若元   摘编2010-04-22关键字：混凝土　腐蚀　海洋环境　浏览量：113　　作为一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料，混凝土是目前世界上使用最广泛的建筑材料之一，在工业、运输、民用等领域有着广泛的应用。用混凝土建造的建筑物和构筑物在使用期间常常受到腐蚀介质的侵蚀，特别是在海洋环境中。海洋环境是混凝土结构所处的最恶劣的外部环境之一。海水中的化学成分能引起混凝土溶蚀破坏、碱-骨料反应，在寒冷地区可能出现冻融破坏，海浪及悬浮物对混凝土结构会造成机械磨损和冲击作用，海水或海风中的氯离子能引起钢筋腐蚀。国内外大量调查表明：海洋恶劣环

2、境下的混凝土构筑物经常过早损坏，寿命一般在20～30年，远达不到要求的服役寿命（一般要求服役寿命100年以上）。损坏的构筑物需花大量财力进行维修补强，且造成停工停产，带来巨大经济损失。因此，研究海洋环境下混凝土的腐蚀机理，提高海洋环境混凝土耐久性，保护内部钢筋免于腐蚀，建造低价格高性能的混凝土就显得尤为重要。　　近年来，国内外的学者相继开展了一些针对混凝土材料化学腐蚀的研究，本文从试验研究和数值模拟两方面对当前受腐蚀混凝土的力学研究现状进行简要介绍。　　一、试验研究　　蒋钰鹏[1]通过对酸性地下水环境中不同配比的混凝土强度进行分析，并和标准养护的未腐蚀材料对比，研究酸性环境对不同配比混

3、凝土强度的影响规律，提出对存在酸性腐蚀条件的土质，基础混凝土工程应采取以下预防措施：(1)混凝土的密实度和抗渗性是防止腐蚀的关键，提高基础混凝土的设计强度，合理选用水泥型号，使用高标号水泥，并适当掺用高效减水剂(缓凝型除外)，降低水灰比。(2)加强混凝土施工中的现场管理，严格控制施工质量，确保混凝土按规程振捣，确保混凝土的密实度，表面必须抹光压实。(3)施工前要制定混凝土养护方案，科学地进行养护。(4)适当增加钢筋保护层的厚度，厚度应大于50mm，并在施工中严格控制。(5)混凝土基础施工前对基槽进行处理，加入石灰等降低酸度，并加厚垫层。(6)对完成的混凝土基础结构在回土覆盖前，可采用混

4、凝土密封剂进行防护，使用前要对混凝土表面进行清理。张伟勤等[2]研究了混凝土在盐卤的干湿循环环境中，受单一化学腐蚀破坏材料的损伤及强度、质量损失的规律，研究表明研制的高性能混凝土（HPC）在淡水、卤水中干湿循环能力全部优于普通混凝土（OPC），且干湿循环次数越多，混凝土越来越致密，其强度越大。　　还有一些学者针对海洋环境的特点设计了腐蚀试验，如孙林柱等[3]通过对人工海水侵蚀后的钢筋混凝土试件进行试验，研究了不同腐蚀程度对结构承载力的影响。采用人工海水加速加速对15根钢筋混凝土试验梁进行浸-烘多循环腐蚀，按照不同的配合比以及不同的腐蚀循环次数，对腐蚀的钢筋混凝土梁进行斜截面受剪承载力试

5、验，得到海水腐蚀条件下梁的斜截面承载力。根据神经网络原理，建立一个3层的BP网络模型，通过对实验数据的训练，得到腐蚀梁承载力和循环次数的拟合曲线，试验曲线和拟合曲线对比较好地反映了腐蚀梁的承载力和腐蚀循环次数的变化规律。该方法可以解决腐蚀梁的承载力和腐蚀循环等因素之间复杂的非线性关系，随着样本数据的增加，拟合精度将进一步提高，为分析和预测海水腐蚀条件下钢筋混凝土梁的受剪承载力以及它的智能设计提供参考。金祖权等[4]通过NaCl溶液、Na2SO4溶液以及两者的复合溶液的浸泡腐蚀试验，研究了腐蚀溶液中的自由氯离子在混凝土中的扩散规律和损伤发展规律。结果表明：复合腐蚀下，C30的自由氯离子含

6、量是C50的2倍左右；氯离子扩散系数为C50的1.7～1.95倍；混凝土相对动弹性模量先上升后下降。矿物掺合料提高了混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐损伤能力，硫酸盐降低了混凝土抗氯离子腐蚀能力，氯盐减缓了硫酸盐对混凝土的损伤速度。邓德华等[5]用天然石灰石粉等质量取代水泥20％和30％，将制备的水泥净浆和砂浆试件常温浸泡在0.35mol/LNa2SO4溶液中，测量试件的线长度和抗折强度随浸泡时间的变化。研究结果表明：石灰石粉对水泥基材料的抗硫酸盐性有严重的影响，它们使水泥基材料在硫酸盐环境中的强度急剧下降并导致水泥基材料产生较大体积膨胀，引起开裂。掺石灰石粉的水泥基材料主要因形成大量较大尺

7、寸的石膏晶体而膨胀开裂。石膏的形成导致硫酸盐侵蚀水泥基材料产生膨胀开裂。因此，在硫酸盐侵蚀环境下，不宜采用含石灰石粉的复合水泥或将石灰石粉作为矿物掺合料制备的混凝土。阎西康等人[6]采用控制介质环境条件下的加速腐蚀试验和单轴加载试验，通过对钢筋混凝土梁的腐蚀试验和力学性能试验，研究了腐蚀后钢筋混凝土梁正截面承载力问题，提出了简化计算公式。　　二、数值模拟　　目前已有的混凝土本构数值模型主要基于两种研究思路：一是基于试验结果建立纯数学统计模型；二