简析提高防腐混凝土在岩土结构工程中的应用曲伸

简析提高防腐混凝土在岩土结构工程中的应用曲伸

曲伸陈怀珠

中冶沈勘秦皇岛设计研究院有限公司河北秦皇岛市066000

摘要：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。

本文主要对提高防腐混凝土在岩土结构工程中的应用进行分析。

关键词：防腐混凝土；岩土结构工程；应用

1防腐混凝土简述

防腐混凝土全称混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂混凝土防腐剂。使用混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂可以使混凝土具有抗盐类离子侵蚀、抗冻融循环破坏及高抗渗透等良好性能。特别适用对混凝土建筑物既要求防腐又要求抗渗的工程。掺入该产品还可以使混凝土收缩值减小，便于大体积混凝土施工。混凝土防腐剂应用简便，并不需要特殊施工工艺。同时这种防腐方法还综合利用了工业废料—粉煤灰，具有绿色环保的意义。

通过在普通硅酸盐水泥中加入适量的防腐剂（以粉煤灰或矿粉取代部分水泥），而制成一种新的胶凝材料，产品符合中华人民共和国建材行业标准JC/T1011-2006各项指标。这种胶凝材料的抗硫酸盐能力已超过《铁道混凝土及砌石工程规范》附录十三中规定的AS高级抗硫酸盐水泥水平。对混凝土的耐久性能和施工性能有很大的提高。采用混凝土防腐剂生产的钢筋混凝土具有耐腐蚀、抗冻融、高强度、不渗透、收缩小、减水率高的优异性能。

2防腐混凝土原材料的选择

2.1钢筋防蚀材料的选择与应用

针对钢筋的腐蚀，除了可以改变钢筋的材质，如使用耐蚀钢筋、不锈钢钢筋外，还可以采取以下措施：

2.1.2钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂是一种加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质，既有直接掺加到混凝土中使用的，也有涂在混凝土表面，依靠渗透作用进入混凝土，到达钢筋表面发挥作用的，按照作用机理，钢筋阻锈剂可分为阳极型、阴极型和混合型三种。阳极型是在钢铁表面形成钝化膜，常用的是亚硝酸盐；阴极型阻锈剂通过吸附或成膜来阻止或减缓阴极过程；混合型是同时抑制阳极反应和阴极反应的一类阻锈剂。加入钢筋阻锈剂就推迟了钢筋开始生锈的时间，又减缓了钢筋腐蚀发展的速度。目前我国RI系列的钢筋阻锈剂已在上百个工程中使用成功。

2.1.2镀层钢筋和涂层钢筋

镀层钢筋主要是镀锌钢筋，利用锌的电位比铁低，对钢筋施加阴极保护。涂层钢筋是指在钢筋表面制作涂层，隔离钢筋与腐蚀介质的接触。在美国、日本、加拿大等国家中，钢筋表面喷涂环氧粉末涂料已达到规范化程度，但出于降低生产成本考虑，我国多是选择在工地喷涂高固体分环氧涂料的方法。混凝土中钢筋锈蚀的试验方法和评定标准可执行GBJ82“普通混凝土长期性能和耐久性试验方法”，但对于钢筋防腐蚀涂料的筛选，目前国内还没有适宜的方法和标准。

2.2水泥

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。

2.3粉煤灰

在本项的混凝土施工过程中，掺入一定量的粉煤灰，这样可改善混凝土的抗腐蚀性能，因为首先用火山灰质混合材将降低水泥中的C3A和C3S的含量，相当于在混凝土中所用的胶结材料是低C3A和低C3S的水泥。其次这些火山灰质混合材的水泥水化过程中产生Ca（OH）2，引起化学反应生成C-S-H凝胶，除了消除一部分Ca（OH）2外，还能提高强度。Ca（OH）2的消除将减轻其膨胀危害，强度的提高则能限制其膨胀。C-S-H凝胶的产生使结构致密，降低了SO42-渗透进混凝土的能力。所以我们选用了江西贵溪电厂Ⅱ级粉煤灰。

2.4砂

为降低混凝土中的Cl-含量，我们选用了级配良好、含泥量等符合标准的中砂。

2.5卵石

通常，天然砾石呈圆形，具有光滑的表面结构；破碎的岩石表面具有粗糙结构，粗糙度取决于岩石类型及所选择的破碎设备。破碎的骨料可以含有相当数量的扁平和长条颗粒，这类颗粒对混凝土许多性质起不良影响。呈高度蜂窝状的浮石轻骨料同样呈多角形和粗糙结构，但陶粒或页岩轻骨料通常呈圆形和光滑结构。为提高混凝土密实度，我们选用0.5~4.0cm连续级配卵石配制防腐混凝土。

2.6防腐剂

为了抑制混凝土的侵蚀，经对市场上的调查，我们选定了NF-C耐腐蚀防水剂，此剂具有一定的引气和减水功能，降低了混凝土的用水量，在混凝土中形成大量的密闭、均匀的微气孔，改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的密实度。

3防腐混凝土配合比设计

根据设计说明及现场取样的水质分析报告来确定混凝土配合比设计的防腐等级，高水泥用量低渗透性的混凝土具有较高的抗硫酸性能，因此在混凝土施工过程中应尽量提高其抗渗性。除了增加水泥用量外，另外一个重要措施就是降低水灰比，一般情况水灰比低则混凝土致密，抗渗性也相应地提高。

3.1按试配强度计算水灰比

按试配强度计算水灰比按《公路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001/J118-2001）中表C.0.2环境水对混凝土侵蚀类型及侵蚀程度的判断的判定规则（见表2）。

3.2计算水泥用量、粉煤灰用量

根据防腐混凝土施工工艺要求确定坍落度为30~50mm。通过混凝土拌合物性能试验选择用水量171kg/m3。粉煤灰采用外加法，掺入量为水泥用量的30%。

4捣实和养护

正确捣实可提高混凝土的密实度，避免过振而使浮浆过厚，确保抹压及时，不出现塑性裂缝，同时认真对施工缝和细部结构进行微处理，可阻止SO42-向混凝土内部渗透，而潮湿养护则是混凝土强度发展的重要因素，对于掺矿物掺合料特别是掺粉煤灰的混凝土，更应该加强潮湿养护。

施工过程中由于混凝土保温、保湿养护不到位，容易产生收缩裂缝。特别是露天构筑物，尽管当地湿度很大，但是由于吹风影响，加速了混凝土水分蒸发速度，亦即增加干缩速度，容易引起早期表面裂缝，这也是夏季比秋季、南方比北方出现结构裂缝较多的原因。不少结构在浇注完3～6个月，甚至在1～2年内出现裂缝，除荷载问题外，主要还是环境温度和风速引起的收缩变形所致。有些基础不及时复土，出入口长期敞开，局部防水层破坏不及时修补，这些与施工和建设方对结构维护缺乏认识有关。因此，在施工和使用过程中，我们重视已浇结构的保温、保湿维护工作，除确保其强度达到规定强度等级100%外，尽量减少“热胀冷缩”之影响。

5应用效果

在施工过程中我们对防腐混凝土的试件进行了抗渗试验，水压力加至1.1kPa时，试件均未出现渗水，其抗渗等级全部能够满足设计要求，同时其相对应的混凝土试件进行抗压强度试验，其强度等级也达到了设计要求。该防腐蚀堵漏效果工程完成2年后回访，防腐蚀堵漏效果显著而无任何新的问题产生。

结束语：

通过对混凝土机理的研究和环境的分析，结合试验数据，确定了通过掺入外加剂进行有机补偿和施工合理的控制，对增强混凝土的耐久性、延长混凝土建筑物使用寿命具有很强的现实意义。同时从环保角度和避免重复建设角度考虑，防腐蚀混凝土的前景令人乐观，具有较高的经济价值。

参考文献：

[1]混凝土结构的耐久性设计方法[J].陈肇元.建筑技术，2013，24（5）

[2]混凝土结构的耐久性与寿命预测[M].牛荻涛.北京：科学出版社，2013

[3]浅谈水下钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的原因及控制[J].廖纪甦.科技咨询导报.2014（20）