沿海地区桩基防腐与相关问题探讨

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1、沿海地区桩基础腐蚀防护与相关问题探讨闻宝联天津市市政工程研究院，天津，300070摘要：文章结合天津海滨大道工程实例，分析了沿海地区地下桩基础的腐蚀因素，提出相应的应对措施，并对防腐中的一些误区进行探讨，以期真正提高桩基础的耐久性。关键词：沿海腐蚀混凝土桩基防腐剂阻锈剂1问题的提出天津海滨大道是滨海新区南北交通的主干线，也是天津港对外集疏运输的最重要的通道，全部在海滩软基上建设，天津段总长96.7公里，总投资约200亿元。海滨大道地处沿海，部分区段经过海区，必须考虑防腐问题，因此，在海滨大道的桥梁设计中，要求桩基混凝土全部加防腐剂，部分标段的设计还要求加入阻锈剂！这也凸现了工程设计对混凝土耐

2、久性的重视！但同时也给工程带来很多实际问题，桩基防腐应该怎么做，是必须要解决的问题。本文仅就个人理解抛砖引玉，希望与同行交流探讨。2地下钢筋混凝土的腐蚀因素分析桩基里阻锈剂没有必要加，二是防腐剂是什么？有没有必要加？回答此两问题之前先了解一下钢筋和混凝土的腐蚀机理。2.1钢筋的锈蚀与防护2.1.1氯离子在钢筋锈蚀中起的作用破坏钝化膜：水泥水化的高碱性（PH≥12.6），使其内钢筋表面产生一层致密钝化膜，Cl-进入混凝土中并到达钢筋表面（超过“临界值”），局部钝化膜开始破坏形成“腐蚀电池”：Cl-破坏钝化膜使钢筋表面这些部位（点）露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差（作为电解质，混

3、凝土内一般有水或潮气存在）。腐蚀往往由局部开始逐渐在钢筋表面扩展；Cl-的阳极去极化作用：(Cl-+Fe2+)+H2O+2e=Fe（OH）2+2H++2Cl-由上式可以看出，Cl-只参与了反应过程，同时起到了“搬运”作用，但并没有被“消耗”掉，换言之，凡是进入混凝土中的游离状态的Cl-，会周而复始地起破坏作用的，这也是氯盐危害的特点之一。Cl-的导电作用：混凝土中Cl-的存在，强化了离子通路，降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了电化学腐蚀过程。2.1.2钢筋的锈蚀根据钢筋腐蚀的不同机理，钢筋腐蚀一般分为化学腐蚀与电化学腐蚀等几种形式，对于钢筋混凝土构件中的钢筋腐蚀主

4、要是电化学腐蚀。钢筋发生电化学腐蚀必须具备两个条件：其一，阳极部位的钢筋表面处于活性状态，可以自由地释放电子；其二，在阴极部位钢筋表面存在足够的水和氧气。在潮湿环境下，钢筋表面总是存在水膜和溶于水膜中的氧气。图1钢筋腐蚀的电化学过程由于钢筋不是单一的金属铁，同时含有碳、硅、锰等合金元素和杂质，不同元素处在相同或不同介质中，电极电位不同，其间必然存在着电位差，形成腐蚀电池。因此，在潮湿环境下，钢筋表面的钝化膜受到破坏时，就可以发生如图1所示的电化学反应过程。阳极反应：阳极区铁原子离开晶格转变为表面吸附原子，并释放电子转变为阳离子。因此，阳极反应是导致铁溶解或损失的氧化过程。Fe－2e→Fe2+

5、电子传送过程：阳极区释放的电子能通过钢筋向阴极区传送。阴极反应：阴极区由周围环境通过混凝土孔隙的吸附、扩散、渗透作用进来并溶解于孔隙水中的O2吸收阳极区传来的电子，发生还原反应。2H2O+O2+4e－→4(OH)22H++2e－®H2综合反应：根据环境条件，电化学腐蚀可形成多种腐蚀产物，阳极区生成的Fe2+与阴极区生成的OH－反应，生成Fe(OH)2。在高氧条件下，Fe(OH)2进一步氧化转变为Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水后变为疏松多孔的红锈Fe2O3：在少氧条件下，Fe(OH)2氧化不完全部分形成黑锈Fe3O4。Fe2++2(OH)－→Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O→

6、4Fe(OH)32Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O6Fe(OH)2+O2→2Fe3O4+6H2O通过对上述反应过程进行分析，可知：钢筋电化学腐蚀过程实质上就是活性状态的铁转化为铁离子，继而形成腐蚀产物的过程。由以上可以看出，钢筋锈蚀的前提是（缺一不可）：必须有电解质（水+离子）必须有氧气那么，相应的阻锈的方法就是：隔绝水隔绝氧桩基处于地下环境，基本是绝氧状态，由此可以看出：桩基的钢筋基本不存在锈蚀的可能，或腐蚀速度极慢。2.2桩基混凝土的腐蚀与防护在使用环境中，如有硫酸盐、各种有机和无机酸等侵蚀性介质存在，它们渗入混凝土中，通过物理作用或与混凝土中的不稳定成分发生化学反应，而引起混凝土组

7、成和结构的变化，导致性能劣化。2.2.1硫酸盐侵蚀引起的劣化一般海水中的硫酸盐(以SO42－计)含量大约为2500~2700mg/L)、地下水或土壤中所含的硫酸盐和空气中的SO2和SO3气体均可导致混凝土的硫酸盐侵蚀。(1)海水、地下水或土壤中的硫酸盐侵蚀机理国内外对混凝土的硫酸盐侵蚀机理进行了大量研究，取得了许多成果。根据硫酸盐侵入混凝土内部所形成的有害化合物及其破坏模式，可以将混凝土的硫酸盐侵蚀分为以下几