【文章內容簡介】 H)2鈣礬石結晶 ③環(huán)境水中 SO42濃度 (㎎ /l)不同 ,結晶類型也不同 . SO42 250~1500 1500~5000 5000~10000 結晶 鈣礬石 鈣礬石和石膏 石膏 3. 抗硫酸鹽腐蝕措施 ? 降低水泥熟料中鋁酸三鈣的含量 (5%)。 ? 砼中摻加較多的礦渣或粉煤灰 。 ? 摻加高效減水劑降低水膠比和用水量 , 提高砼密實性 。 ? 在嚴重侵蝕環(huán)境下 , 在砼表面采取特殊腐蝕措施 , 避免環(huán)境水直接接觸砼 . (二 ) 酸侵蝕 ? 侵蝕酸與氫氧化鈣、水化硅酸鈣、 水化鋁酸鈣反應生成侵蝕酸的鈣鹽 , 侵蝕的程度決定于侵蝕酸的腐蝕性和生成的鈣鹽的溶解度 . 流動溶解和高溫環(huán)境將加速侵蝕 . ? 鎂鹽和銨鹽可作為當量酸以同樣方式侵蝕 , 氯化鎂相當于游離鹽酸反應 , 硝酸銨相當于游離硝酸反應 , 分別產生沒有強度的氫氧化鎂和氫氧化銨 . ? 軟水會溶解鈣化合物 , 同樣使水泥石破壞 . ? 酸雨對砼的侵蝕可忽略不計 , 因為酸降數(shù)量與砼表面層的緩沖容量相比 , 是很低的 . ? 酸侵蝕使水泥石完全轉化 , 破壞了孔系統(tǒng) , 所以 , 水泥石的滲透性對耐酸侵蝕不十分重要 . 酸性侵蝕反應式 1. 無機酸 ( HCl ,HNO3 ,HSO4): Ca(OH)2 +HCl → CaCl2 + H 2O nCaOmSiO2 aq + HCl →nCaCl 2+ mSi(OH)4 + aq 2. 碳酸 (侵蝕性二氧化碳 ): H 2CO3≒ H+ +HCO3 ≒ 2H+ +CO32 CaCO3 +CO2 + H 2O ≒ Ca(HCO3 ) 2 3. 生物產物 H 2S (三 ) 鎂鹽侵蝕 1. MgSO4 + Ca(OH)2 →CaSO4 +Mg(OH)2↓ 2. MgCl 2+ Ca(OH)2 →CaCl2 + Mg(OH)2 ↓ 3. MgSO47H2O + 3CaO2SiO4aq = 3(CaSO42H2O) + 3Mg(OH)2 ↓+ 2SiO2H 2O + nH2O 4. Mg(OH)2 是沒有強度的膠體 , 鎂鹽濃度小時 ,侵蝕在表面進行 ,破壞很輕 .濃度大時 , 溶液向砼內部擴散 ,對砼破壞更大 . (四 ) 海水侵蝕 1. 高潮線以上不直接接觸海水部位 : 主要是凍融破壞和鋼筋銹蝕 . 2. 浪濺區(qū) : 受干濕交替作用 ,鹽類結晶破壞 , 加速鋼筋銹蝕 . 3. 水位變化區(qū) : 受海浪沖刷 ,干濕交替作用 ,凍融循環(huán)作用 ,化學侵蝕作用 . 4. 長期浸水區(qū) : 化學侵蝕作用 . 海水中化學侵蝕 ? 海水中硫酸根約 2500~2700㎎ /l, 鎂離子約 1300㎎ /l , 氯離子約 19000㎎ /l, 砼在海水中將產生如下反應 : ? MgSO47H2O + 3CaO2SiO4aq = 3(CaSO42H2O) + 3Mg(OH)2 + 2SiO2H 2O + nH2O ? 海水中硫酸鎂與水化硅酸鈣反應產生石膏和沒有強度的氫氧化鎂 ,對砼有腐蝕作用 .但由于大量氯離子存在 ,提高硫鋁酸鈣的溶解度 ,產生不結晶的氯鋁酸鈣 ,對硫酸鹽腐蝕的破壞程度大大減弱 ,所以海水的化學侵蝕程度要專門考慮 . (五 ) 鹽結晶破壞 砼結構一部分接觸含鹽環(huán)境水 , 另一部分為蒸發(fā)表面時 ,由于水遷移 (壓力 ,擴散 ,毛細吸引 ,蒸發(fā) ), 蒸發(fā)面附近的砼孔隙中鹽溶液不斷 濃縮、 結晶、 積聚 .由于 反復干濕循環(huán)產生結晶和溫度變化引起晶型轉化 , 在孔隙中產生的結晶壓力導之砼破壞 . 除了這種鹽類物理結晶破壞外 , 由于孔中有害離子濃度提高 , 化學侵蝕的速度也加快 . 結晶水化物的晶變溫度及膨脹率 硫酸鈉的晶變膨脹最大 六 砼中的鋼筋銹蝕 1. 鋼筋的鈍化和脫鈍 2. 砼的碳化 3. 氯離子的危害 4. 鋼筋的銹蝕模型 5. 氯鹽的坑狀腐蝕 6. 應力腐蝕的的斷裂和氫脆 7. 裂縫對銹蝕的影響 8. 鋼筋銹蝕的后果 9. 鋼筋保護層的作用 1. 鋼筋鈍化和脫鈍 ? 鈍化作用 砼孔隙中 水 的堿度很高 (PH),此時鋼筋表面形成一層很薄的鈍化膜 , 阻止鐵元素的溶解 , 即使提供足夠的氧和水 , 鋼筋也不會生銹 . ? 脫鈍原因 鈍化膜溶解 : (碳化 ), PH9。 。 , 由于水流沖刷堿大量流失 鋼 2. 砼的碳化 ? 碳化 空氣中二氧化碳通過孔隙進入砼內與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣 , 使堿度從 PHPH9. ? 二氧化碳由表及里的擴散決定碳化的速度 ,碳化深度和時間的平方根相關 . ? 砼滲透性可以衡量碳化快慢 , 滲透性取決于砼孔結構 . ? 二氧化碳只能在孔隙內空氣中擴散 , 完全水飽和的砼是不會碳化的 . 3. 氯離子的危害 ? 氯離子是通過砼孔隙的水由表及里的擴散 ,氯離子濃度隨深度而降低 , 擴散深度也與時間平方根相關 . ? 部分氯鹽可被水泥石結合 , 但水泥石碳化后 , 被結合的氯離子又會釋放出來 , 所以 , 砼碳化后氯鹽對鋼筋的銹蝕危害會明顯增大 . ? 砼表面的干濕交替使氯鹽不斷富集 , 氯離子侵入砼的深度與保護層滲透性即孔結構密切相關 . 4. 鋼筋銹蝕模型 ? 陽極過程 : 鐵元素溶解 , 產生帶正電的鐵離子進入溶液 , 還有兩個多余電子 。 ? 陰極過程 : 多余電子在陰極與水和氧氣結合形成氫氧根離子 。 ? 經(jīng)過若干中間過程 , 鐵離子與氫氧根化合生成鐵銹(帶水氧化鐵 ), 消耗氧氣從空氣中通過保護層向鋼筋擴散 , 水只是起到使電化學過程發(fā)生的作用 . ? 如果砼是干燥的 (無水 ,電解過程被阻止 )或水飽和狀態(tài) (缺少氧氣 ), 即使鋼筋脫鈍也不會銹蝕 . 5. 裂縫對鋼筋銹蝕的影響 ? 裂縫處碳化速度和氯鹽侵入速度大大加快 , 但 , 鋼筋銹蝕很慢 . ? 陽極在有裂縫的鋼筋處 , 而陰極過程發(fā)生在未開裂區(qū) , 這種宏觀電池過程 , 陰極過程決定腐蝕速率 ,與裂縫寬度無關緊要 . ? 裂縫垂直于鋼筋時對鋼筋銹蝕的危害比平行時小 . 但含氯水作用于砼水平表面時 , 橫跨鋼筋的裂縫非常有害 . 6. 鋼筋銹蝕的后果 ?鋼筋截面積減小 , 承載能力成線性下降 , 延伸性能和疲勞強度急劇降低 。 ?鐵銹體積膨脹數(shù)倍 , 造成砼保護層剝落 , 進一步加速銹蝕過程 。 ?在有些情況下 , 銹蝕嚴重但沒有可見的預兆 , 出現(xiàn)突然性破壞 , 尤其是預應力鋼筋的氫脆和應力腐蝕斷裂 , 更具危害性 . 7. 鋼筋保護層的作用 ? 保護層的厚度和滲透性是決定二氧化碳、氧氣、氯鹽擴散的重要參數(shù) . ? 保護層厚度減半 , 鋼筋開始銹蝕的時間不足原來的四分之一 . ? 影響保護層滲透性的因素有 : 砼水灰比 ,