耐海水腐蚀混凝土试验探究

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1、耐海水腐蚀混凝土试验探究【摘要】分析了在海水中建造混凝土构筑物遭受腐蚀的可能原因并经试验验证，在混凝土中掺加复合矿物质掺合料，并采取提高密实度的措施，较好地解决了水泥石不耐腐蚀、密实度低和抗冻性差等问题，混凝土耐久性有了很大提高。【关键词】海水；混凝土；腐蚀；防护0.概述海洋混凝土构筑物因海水腐蚀仅几年就已出现明显的混凝土剥蚀、开裂等现象。很久以来，工程技术人员认为混凝土耐海水腐蚀的能力是良好的，因此，对于海水腐蚀的危害性没有足够的认识和重视，在这方面投入的研究也比较少，并且多数研究人员只是从单方面

2、考虑混凝土的腐蚀过程和构筑物的使用条件，忽视了混凝土与海洋环境的相互作用对海上混凝土构筑物的有害影响。1.海水的化学成分有资料显示，海水中有元素80多种，其含量的多少大不相同。海水中的元素大多以离子形式存在，表现为无机的盐类。海水中各种盐的含量比例比较稳定，但是海水的总含盐量在不同的海水里的变化范围很大。有代表性的海水中主要盐分及其含量如表1所示。1.海水腐蚀混凝土的机理2.1溶出性腐蚀在通常情况下，与水泥石水化产物的溶解和迁移有关的溶出性腐蚀，似乎不可能发生在海水中的混凝土结构上，因为海水中所含的

3、盐类首先会引起其它类型的腐蚀。但是，由于水泥石与海水的相互作用，同混凝土接触的海水，特别是渗入混凝土内部的海水，其成分发生了很大变化。在表层中的Mg2+和C032-呈结合状态，从过饱和溶液中沉淀出来的CaS04-2H20,也在发生交换反应的地方积聚。渗入混凝土深部的海水含有大量的NaCl,以及一些CaC12、CaS04和少量未直接参加反应的其它盐类，这种成分的海水能够溶解水泥石的大多数组分，亦即已经形成了发生溶出腐蚀过程的条件。然而，只要海水不渗入混凝土，溶出性腐蚀就不可能发生。2.2阳离子交换型腐

4、蚀镁盐(MgC12+MgS04+MgBr2)在海水中的含量仅次于NaCl,占海水总含盐量超过16.0%o镁盐能与硬化水泥石中的成分产生阳离子交换作用，新生成物不再能起到“骨架”作用：Mg(OH)2和Si02•H20均无凝胶特性，从而使水泥石软化。所产生的Ca2+—部分形成可溶性CaCl,随扩散而被带出水泥石，使水泥石孔隙率和渗透性提高；另一部分则形成石膏(CaS04-2H20),会进一步产生膨胀性腐蚀。2.3膨胀性腐蚀海水中的硫酸盐与水泥石中Ca(OH)2起置换作用而生成石膏：S042-+Ca(OH

5、)2+2H20-*CaS04.2H2O+2OH-在水位变化区域，石膏在水泥石中的毛细孔内沉积、结晶，引起体积膨胀，使水泥石开裂，最后材料转变成糊状物或无粘结力的物质。而处于水下的混凝土，所生成的石膏会与水泥石固态单硫型水化硫铝酸钙和水化铝酸钙作用生成三硫型水化硫铝酸钙(钙矶石)：生成的三硫型水化硫铝酸钙含有大量的结晶水，其体积比原来增加1.5倍以上，因此产生局部膨胀压力，使水泥石结构胀裂，强度下降而造成破坏。2.提高混凝土耐腐蚀性的试验研究调查研究证明，多孔的和渗水性高的混凝土，即使釆用耐腐蚀混凝土

6、，浸泡于海水中也是不能耐久的。同时，研究结果还证明，仅仅增加混凝土的密实性，是无法完全解决混凝土的抗蚀性问题和保证海上混凝土构筑物的使用寿命的。只有同时满足两个条件即采用防腐蚀胶凝材料和提高混凝土的密实性(抗渗性)，才能保证混凝土的耐海水侵蚀性。1.1改善水泥石的基本组成上述的论述表明，造成水泥石腐蚀的内在原因是水泥石中存在易被腐蚀的Ca（OH）2和水化铝酸钙。因此，设法降低这两种成分的含量能有效地提高水泥石耐海水腐蚀的能力。实践证明，在混凝土中掺加粉煤灰等活性矿物质掺合料能显著减少Ca（OH）2的

7、含量，C3A的相对含量也有所降低。同时也能显著减小水化放热量，降低混凝土内外温差，减少微裂缝等缺陷，增加硬化混凝土的体积稳定性和化学稳定性。试验采用对比的方法，以基准混凝土配合比为基础（序号0）,对比混凝土（序号1）,按等和易性、等强度原则，用超量取代法掺加粉煤灰，粉煤灰掺量为40%,超量系数取1.5,来进行配合比计算；对比混凝土（序号2）在序号1的基础上，用矿渣粉取代1/4粉煤灰，等量掺加矿渣粉。用上述三种混凝土配合比拌制混凝土，测坍落度和含气量，并分别制作六组100X100X100mm立方体试块

8、（其中三组用来测定7d、28d和60d抗压强度，两组用来作耐腐蚀试验，一组用来作冷热干湿循环试验），两组100X100X400mm棱柱体试件（用来做抗冻融试验），两组抗渗试件（分别用来测14d和28d龄期抗渗性试验）。试验结果分别列于表2、表3、表4和表5中。表5的试验结果表明，在混凝土中提髙含气量，能显著提高混凝土的抗冻融性。3.3冷热干湿循环试验将3.1标准养护28天的抗压试件各取出一组放入海水浸泡16小时，捞出放入75£的烘干箱中烘4小时，再取出置于室温下停放4