濱海建筑結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討

1、<p>　　濱海建筑結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討</p><p>　　摘要：闡述濱海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕機(jī)理和影響因素，介紹相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，以期提高建筑物的防腐能力。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：濱海建筑；混凝土；氯離子；腐蝕；防護(hù) </p><p>　　Abstract: This paper introduces the corrosi

2、on mechanism and factors affecting concrete structure in coastal area, introduces the relevant engineering experience, put forward the corresponding countermeasures, in order to improve the corrosion resistance of the bu

3、ilding. </p><p>　　Keywords: coastal construction; concrete; chlorine ion; corrosion; protection </p><p>　　中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b>　　前言 </b></p&g

4、t;<p>　　建筑物在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，必須滿足安全性,適用性和耐久性三方面要求， 臨海建筑物混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境復(fù)雜，對結(jié)構(gòu)耐久性有著重大的影響，因此臨海建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的防腐問題已成為一個(gè)具有普遍性且備受關(guān)注的問題。我國海域遼闊，海岸線很長，大規(guī)模的建設(shè)集中于沿海地區(qū)，這些建筑由于氯離子所引起的鋼筋銹蝕破壞是十分突出的，造成許多臨海建筑物達(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限。因此在一般情況下必須對混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。 &

5、lt;/p><p>　　1、海水的化學(xué)成分 </p><p>　　海洋海水中通常含有3.2%的鹽，有80多種元素, 其含量的多少大不相同，其中主要是氯離子。以Cl-計(jì)，海水中的含量約為19000mg/L，海風(fēng)、海霧中也含有氯離子，海砂中更含有不等量的氯離子。海水中的元素大多以離子形式存在, 表現(xiàn)為無機(jī)的鹽類。海水中各種鹽的含量比例比較穩(wěn)定, 但是海水的總含鹽量在不同海域的海水里的變化范圍很大。

6、國外的工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，海水、海風(fēng)和海霧中的氯離子和不合理的使用海砂，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。 </p><p>　　海水對混凝土建筑物的危害 </p><p>　　在1991年召開的第二屆國際混凝土耐久性會議上,P.K.Metha教授在《混凝土耐久性---五十年進(jìn)展》主旨報(bào)告中指出：“當(dāng)今世界混凝土破壞原因，按重要性遞減順序排列是：鋼筋銹蝕、凍害、物理化學(xué)作用?！焙Ｑ蟓h(huán)境中

7、存在大量的氯鹽，氯化物是一種危險(xiǎn)的侵蝕介質(zhì)，它的危害是多方面的。氯鹽滲透到混凝土中，提高了氫氧化鈣的溶解度，增加了對混凝土的“溶解”侵蝕，同時(shí)促進(jìn)混凝土的凍融破壞，有時(shí)還產(chǎn)生結(jié)晶腐蝕。但是，氯鹽最主要的破壞作用處是對鋼筋的腐蝕，而來自海洋環(huán)境的氯離子，是造成鋼筋銹蝕的主要原因。 </p><p>　　3、氯離子對鋼筋銹蝕的機(jī)理 </p><p>　　在海水中，對鋼筋混凝土腐蝕最強(qiáng)的當(dāng)屬C1

8、-。C1-的離子半徑很小，具有很強(qiáng)的穿透力。C1-透過混凝土保護(hù)層被吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上，C1-與鈍化膜中的氧化鐵反應(yīng)生成無保護(hù)作用的氯化鐵，從而在鋼筋上形成大陰極小陽極的電化腐蝕。鋼筋銹蝕速度很快，銹蝕的鋼筋體積膨脹，擠壓破壞混凝土保護(hù)層，產(chǎn)生通常所說順筋破壞。 </p><p>　　3.1破壞鈍化膜： </p><p>　　水泥水化的高堿性（PH≥12.6）使混凝土內(nèi)鋼筋表面產(chǎn)生

9、一層致密的鈍化膜，該鈍化膜中含有Si-O鍵，它對鋼筋有很強(qiáng)的保護(hù)能力，然而，該鈍化膜只有在高堿性環(huán)境中才是穩(wěn)定的。當(dāng)ＰＨ＜11.5時(shí)，就開始不穩(wěn)定，當(dāng)ＰＨ＜9.88時(shí)該鈍化膜生成困難或已經(jīng)生存的鈍化膜逐漸破壞。Cl-是極強(qiáng)的去鈍化劑，Cl-進(jìn)混凝土到達(dá)鋼筋表面吸附于局部鈍化膜處時(shí)，可使該處的ＰＨ值迅速降低，可使鋼筋表面ＰＨ值降低到4以下，從而破壞鋼筋表面的鈍化膜。 </p><p>　　3.2形成“腐蝕電池”：

10、</p><p>　　Cl-破壞鈍化膜使鋼筋表面這些部位（點(diǎn)）露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成電位差（作為電解質(zhì)，混凝土內(nèi)一般有水或潮氣存在）。鐵基體作為陽極而受腐蝕，大面積鈍化膜區(qū)域作為陰極。腐蝕電池作用的結(jié)果是，在鋼筋表面產(chǎn)生蝕坑，由于大陰極對應(yīng)于小陽極，蝕坑發(fā)展十分迅速。腐蝕往往由局部開始逐漸在鋼筋表面擴(kuò)展； </p><p>　　3.3Cl-的陽極去極化作用： </

11、p><p>　　(2Cl- + Fe2+ )+2H2 O + 2e = Fe（OH）2 +2H+ + 2 Cl- </p><p>　　生成的Fe(OH)2沉淀，再進(jìn)一步氧化成鐵的氧化物，就是通常的鐵銹。由上式可見，Cl-只參與了反應(yīng)過程，起到了搬運(yùn)的作用，卻沒有被消耗掉，換言之，凡是進(jìn)入混凝土中的游離狀態(tài)的 Cl-，會周而復(fù)始地起破壞作用的，這也是氯鹽危害的特點(diǎn)之一。 </p>

12、<p>　　3.4Cl-的導(dǎo)電作用： </p><p>　　混凝土中 Cl-的存在，強(qiáng)化了離子通路，降低了陰、陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學(xué)腐蝕過程。氯化物還提高了混凝土的吸濕性，這也能減小陰陽極之間的歐姆電阻。 </p><p>　　4、鋼筋腐蝕的防范措施 </p><p>　　4.1嚴(yán)格控制混凝土中氯離子含量 </p

13、><p>　　由于混凝土中的氯離子濃度到達(dá)一定的臨界值才可能引起鋼筋銹蝕，為了使混凝土結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)避免遭受鋼筋腐蝕破壞，必須嚴(yán)格控制氯離子在混凝土中的含量。在試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，世界上許多國家的規(guī)程、規(guī)范、政府指令性文件中都作了相應(yīng)的氯離子限量規(guī)定。限定值是指對混凝土中氯離子含量的總量控制值。不論以何種途徑進(jìn)入混凝土，都不允許氯離子含量超出該限值，并以此作為新建工程質(zhì)量控制的重要技術(shù)指標(biāo)之一，我國對此也在國

14、標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）、《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB\T50476-2008)等規(guī)范中作出了嚴(yán)格規(guī)定。 </p><p>　　4.2重視結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) </p><p>　　合理地選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面地幾何形狀，使其不能形成侵蝕性物質(zhì)停留區(qū)；要妥善地布置結(jié)構(gòu)接縫、施工縫的位置和構(gòu)造，應(yīng)盡量避免可能遭受最不利侵蝕環(huán)境的部分；構(gòu)造設(shè)計(jì)中要特別避免結(jié)構(gòu)中的受力突然轉(zhuǎn)

15、移和截面的突然變化造成的應(yīng)力集中引起的開裂；增加混凝土保護(hù)層厚度，則氯離子滲入混凝土到達(dá)鋼筋的時(shí)間就會增加，這是延遲混凝土內(nèi)部鋼筋開始銹蝕很有效的一種方法；加強(qiáng)裂縫寬度控制，一般混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件允許在荷載作用下出現(xiàn)裂縫，但從耐久性要求考慮，裂縫寬度應(yīng)加以限制。 </p><p>　　4.3采用高性能混凝土 </p><p>　　高性能混凝土(high Performance concrete

16、，HPC)是近年來混凝土材料發(fā)展的一個(gè)重要方向。在制作混凝土?xí)r，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，對增加混凝土密實(shí)度、提高混凝土質(zhì)量是非常重要的。另外，在混凝土中加入高效減水劑和優(yōu)質(zhì)摻合料，可以從根本上改善混凝土的性能，提高混凝土抵抗氯離子滲入的能力。高性能混凝土以耐久性作為首要指標(biāo)，可有重點(diǎn)地予以保證其耐久性, 工作性, 強(qiáng)度, 體積穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性等。有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐證明，養(yǎng)護(hù)對高性能混凝土的質(zhì)量和耐久性十分重要。因此，及時(shí), 充分地濕養(yǎng)護(hù)是

17、其獲得高強(qiáng)度, 低孔隙率和高抗氯離子擴(kuò)散能力所必不可少的。 </p><p>　　4.4混凝土中摻入阻銹劑 </p><p>　　混凝土中鋼筋的腐蝕，是一種電化學(xué)腐蝕，其陰, 陽極反應(yīng)都在鋼筋電解質(zhì)界面上發(fā)生.阻銹劑能夠優(yōu)先參與并阻止上述兩種或其中一種界面反應(yīng)，且能長期保持穩(wěn)定狀態(tài)，有效地阻止鋼筋銹蝕.在混凝土拌制過程中摻入少量阻銹劑，是一種經(jīng)過長期試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的鋼筋保護(hù)措

18、施。 </p><p>　　4.5采用涂（鍍）層鋼筋 </p><p>　　采用涂（鍍）層鋼筋對混入型和滲入型氯離子的防護(hù)都是很有效。從效果和經(jīng)濟(jì)綜合考慮，目前的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)是環(huán)氧涂層鋼筋，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經(jīng)大量侵入混凝土，它還是可以長期保護(hù)鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕。 </p><p>　　4.6對混凝土表面進(jìn)行涂層保護(hù) <

19、/p><p>　　混凝土表面實(shí)施涂層保護(hù)，可阻止或減緩環(huán)境介質(zhì)中氯離子的侵入，但涂層中的耐堿性, 附著性和耐蝕性等三方面問題必須處理好, 還存在受陽光直射部位表面的耐光老化問題，以及潮濕表面實(shí)施時(shí)的濕固化與濕面附著力問題。底層涂料 (封閉漆)，應(yīng)具有低粘度和高滲透能力，能滲透到混凝土內(nèi)起到封閉孔隙和提高后續(xù)涂層附著力的作用是混凝土表面涂裝保護(hù)的關(guān)鍵和質(zhì)量控制步驟。 </p><p><b

20、>　　5結(jié)論 </b></p><p>　　簡要介紹了濱海建筑物混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的原因，侵蝕破壞己成為影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最主要原因之一，必須充分認(rèn)識到防腐設(shè)計(jì)的重要性。需采取多方面的防腐措施，最大限度的滿足臨海建筑物耐久性的要求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]GB50046-9

21、5,工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. </p><p>　　[2]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. </p><p>　　[3]GB\T50476-2008,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. </p><p>　　[4]洪定海，混凝土中鋼筋的腐蝕與保護(hù)，第1版．北京：中國鐵道出版社，1998. </p><p>　　[5]楊