关于海滨大道二期桥梁工程中阻锈剂及防腐剂应用建议.DOC

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，总投资约200亿元。“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+ )+H2 O + 2e = Fe（OH）2 +2H+ + 2 Cl- 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+ 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)2 2H+ +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)2 4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O → 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O 6Fe(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。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2500~2700 mg/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种机理。 ① 物理侵蚀——硫酸盐结晶型侵蚀 在干湿循环交替作用下，渗入混凝土内部的硫酸盐会出现溶解—结晶现象，例如NaSO4和MgSO4从水中结晶分别形成NaSO4·10H2O和MgSO4·7H2O晶体，其体积将膨胀4~5倍，产生结晶压力，引起混凝土内裂缝的产生，导致混凝土的劣化。 NaSO4+10H2O→NaSO4·10H2O MgSO4+