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【分析】海砂混凝土對建筑有什么危害?
海砂混凝土對建筑有什么危害?
來源:砼商網編輯部 作者:砼商網編輯部 發布日期:Sep 6, 2017 閱讀次數:2975 收藏 打印 

海砂對于鋼筋混凝土結構的耐久性能,確實有著嚴重的影響,罪魁禍首就是海砂里的大量氯離子。海砂并不是不能使用,但一定要嚴格控制其氯離子的含量,只有氯離子含量滿足要求的海砂才能使用。那為什么鋼筋混凝土結構對氯離子如此敏感呢?


鋼筋和混凝土是材料界著名的一對好基友。兩者不僅在力學性能上珠聯璧合,在耐久性能上也是天作地設。眾所周知,鋼筋在水和氧氣的作用下容易生銹,而包裹在鋼筋周圍的混凝土恰恰起到了保護鋼筋免遭銹蝕的作用。制作混凝土所用的水泥,其熟料的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。經過水化反應后,制成的混凝土的孔隙中充滿了氫氧化鈣的飽和溶液,其堿性相當強,實際pH值在13左右。如此強的堿性環境中,鋼筋表面被氧化,形成了一層很薄但很致密的水化三氧化二鐵的保護膜。這層保護膜被叫做鈍化膜,它隔絕了鋼筋與外界環境,使得鋼筋無法接觸到水和氧氣,不容易再發生氧化銹蝕,起到了保護鋼筋的作用。

所謂“沒有拆不散的基友,只有不努力的小三”,砂石中摻雜的氯離子就是鋼筋與混凝土這對基友的小三。因為氯離子的活性很強,如果其濃度大到一定程度,那么就可以滲透過這層鈍化膜,與鋼筋發生反應,形成易溶的氯化亞鐵,也就是游離的亞鐵離子和氯離子。三氧化二鐵的鈍化膜失去了依附的內層金屬,也隨之溶解,鈍化膜被破壞。

一旦鈍化膜被破壞,鋼筋完全暴露,電化學腐蝕就開始了。鐵與水和氧氣發生電化學反應,生成氫氧化亞鐵。如果氧氣不太充足,氫氧化亞鐵被最終氧化為四氧化三鐵(黑銹)。如果氧氣充足,氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵,繼而脫水成為疏松多孔的三氧化二鐵(紅銹)。

我們再看一下整個過程,最后氯離子去哪里了呢?還是游離的氯離子,沒有變成其它化合物??偟膩砜?,氯離子起到了類似催化劑的作用。因此,整個銹蝕過程一旦開始就不會停止,在氯離子的不斷作用下,鋼筋被持續銹蝕。其帶來的負面作用是多方面的:

?其一,鋼筋越來越細,力學性能持續下降,屈服強度和延伸率都顯著下降;

?其二,鋼筋生銹后體積膨脹,會把周圍的混凝土脹開,產生裂縫,嚴重的甚至會導致表面的混凝土脫落;

?其三,帶肋鋼筋要依靠鋼筋表面的月牙形肋與混凝土錨固在一起,就像螺絲釘上的螺紋一樣,不容易脫落,一旦鋼筋銹蝕,月牙形螺紋被腐蝕破壞,帶肋鋼筋變成了光滑圓柱形,錨固性能大幅降低。

鑒于這些嚴重后果,必須要嚴格控制混凝土中氯離子的含量。《混凝土結構設計規范》第3.5.3條規定了設計使用期限為50年的混凝土結構在不同環境類別下的允許最大氯離子含量,一類環境為0.30%,二a類為0.20%,二b和三a為0.15%,三b類為0.10%,預應力混凝土為0.06%。第3.5.5條規定了設計使用期限為100年的混凝土結構在一類環境下允許最大氯離子含量為0.06%。對耐久性有更高要求的結構,還需要根據其它相關規范來確定。

而海砂由于其來自海洋環境,含有大量的氯離子,必須要滿足嚴格的含量要求?!镀胀ɑ炷劣蒙笆|量標準及檢驗方法》第3.1.10條規定,“對于鋼筋混凝土用砂,其氯離子含量不應大于0.06%(以干砂的質量百分率計)”。

除了海砂之外,氯離子還有很多其它來源途徑。

?其一是北方冬天常用的除冰鹽。由于保護意識不強,管理不善,很多地區大量的使用含氯離子的除冰鹽,導致很多公路混凝土結構腐蝕嚴重,有些甚至不得不拆除重建。

?其二是常年接觸海洋環境的鋼筋混凝土結構,比如港口碼頭、跨海大橋、防洪堤壩等等,不可避免的要接觸到海洋中的大量氯離子。

?其三是某些化工廠的混凝土結構,其環境中也有大量的氯離子。

?其四是內陸某些嚴重鹽堿地區,建筑物的基礎也處在大量氯離子的環境中。

對于這些不得不接觸氯離子的混凝土結構,有哪些有效的保護措施呢?

?其一是增大鋼筋外側混凝土的厚度,不讓氯離子那么輕易的就能滲透到鋼筋表面。

?其二是在混凝土中采用阻銹劑,即使氯離子將鈍化層破壞,阻銹劑仍然能阻止鋼筋的電化學銹蝕。早期常用的阻銹劑主要是亞硝酸鹽或者鉻酸鹽,但其毒性很強,發生過多次工地食堂誤用亞硝酸鹽導致集體中毒的事故?,F在出現了很多新型無毒害的阻銹劑,包括可以直接噴涂在混凝土表面的阻銹劑。

?其三是加強對鋼筋的保護。比如采用環氧樹脂涂層鋼筋,鋼筋表面的環氧樹脂涂層代替了天然形成的鈍化層,氯離子無法穿透環氧樹脂涂層,鋼筋帶上了樹脂套套,氯離子就無可奈何了。

?其四,可以采用不銹鋼鋼筋,氯離子你們放馬過來吧,老衲已經練成了少林神功之金剛不壞體。

如果真的是采用了含有大量氯離子的海砂,其混凝土耐久性能確實是有問題的。但也有補救措施,比如采用噴涂型阻銹劑,將阻銹劑噴涂在混凝土結構外表面,滲透擴散到鋼筋表面,形成額外的保護膜,起到阻隔氯離子的作用,從而提高鋼筋的抗銹蝕能力,改善既有結構的耐久性能。


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