浅谈混凝土基础的腐蚀机理及防治措施

浅谈混凝土基础的腐蚀机理及防治措施

谢镇祥

(福建龙净环保股份有限公司福建龙岩364000)

摘要：我国幅员辽阔,地质复杂。从南到北、从东到西,从沿海到内陆、从戈壁到滩涂,各种土质以各种机理与基础相互作用。本文对此相互作用进行了分析，并提出防治措施。

关键词：基础、腐蚀、机理分析、防腐措施

混凝土腐蚀机理分析

混凝土被腐蚀，有以下几个因素：

1碳化，也叫混凝土的钙化，即二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙、水化硅酸钙等起反应，造成混凝土碱度降低和混凝土的粉化。

2氯盐腐蚀，即氯化物与混凝土中的碱性成分起反应，生成氯化钙等物质，造成混凝土的膨胀破坏。

3硫酸盐腐蚀，即硫化物与混凝土中的碱化物起反应，生成硫酸钙等，体积膨胀，造成混凝土膨胀破坏。

4酸性腐蚀，即酸类物质与混凝土中的碱性物质反应生成可溶性的钙盐，降低混凝土中的碱度，从而造成混凝土孔隙增大、承载力降低等后果。

5碱性腐蚀，即空气中的CO2在混凝土表面或孔隙中产生强烈的碳化作用。

钢筋腐蚀机理分析

主要是因为氯离子的作用，使钢筋表面原有的钝化膜（铁的氧化物）被破坏，再经过电化学过程，产生钢筋的锈蚀。

混凝土基础的防腐蚀措施

基础防腐蚀的措施因地制宜，因建筑而异。总结有以下几种：

1.选择合适的基础埋深、基础形式和地基处理方式。

如对于容易有硫化物、氯化物等腐蚀性介质泄漏的区域，可预判泄漏介质影响的深度，加深基础埋深；对于可以采用非混凝土处理的地基，采用非混凝土处理。如在我司青海盐湖化工项目中，需要对盐碱地进行地基处理。在水泥搅拌桩、碎石裹体桩等地基处理方式中，选择了碎石裹体桩方案，在方案阶段尽力避免盐碱地对混凝土的腐蚀。

2．选取合适的原材料

混凝土是以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。选择合适的原材料，对抵抗腐蚀很重要。

在我司京唐项目中，结合了项目所在地的地质条件、当地混凝土的价格，采用了高性能混凝土做基础，较好的达到了设计目的；在别的项目中，未必有这么好的价格了，只能选择合适的材料。

水泥

在混凝土工程中，根据不同的地质状况，选用不同种类的水泥。在腐蚀环境中，应注意以下几点：

a．选择低水化热水泥

b．避免使用早强水泥和早强剂

c．选择有害碱含量低的水泥，以防止发生碱骨料反应。

d．择铝酸三钙较低的水泥，虽然铝酸三钙（C3A）具有高强效应，但它能与硫酸盐土产生化学反应，产生体积膨胀，引起混凝土开裂。此外，合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺和料，这也是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。

粗、细骨料

混凝土基础中所采用粗细骨料，应保证致密，同时控制材料的吸水率以及杂质的含量。为了改善粗细骨料的颗粒级配，在允许的最大粒径范围内应尽量选用粒径较大的粗骨料，可减少骨料的空隙率，也有助于提高混凝土的耐久性。

搅拌及养护用水

考虑其对混凝土及砂浆强度的耐久性影响，应正确选择混凝土搅拌及养护用水，检查其杂质情况，目前主要采用自来水，严禁采用海水和井水。

外加剂

在拌制混凝土过程中掺入外加剂，可以改善混凝土性质，如提高混凝土密实性或对钢筋的阻锈能力，从而提高混凝土结构的耐久性，如阻锈剂、密实剂、加气剂、减水剂等。由于外加剂的化学组成中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋脱钝，给结构物带来隐患。在选择外加剂时需对其中氯盐的含量进行检测，并做相关实验。在我司的多个项目中，遇到对钢筋有中等腐蚀（硫酸根离子）情况的需要打灌注桩的地质，在添加了抗硫酸盐的外加剂后，圆满解决了腐蚀的问题。

控制混凝土的水胶比和水泥用量

提高混凝土自身的防腐性能，主要提高其密实性和抗中性化能力，在腐蚀环境下，一般混凝土的强度等级不得小于C30，对于预应力混凝土结构，其强度等级应提高一个等级。

水胶比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不但影响混凝土的强度，也严重影响其耐久性，故必须严格控制。

保证足够的水泥用量，同样可以提高混凝土的密实性和耐久性。单位水泥用量较高的混凝土，拌和物比较均匀，可减少混凝土捣实过程中出现的局部缺陷；并且能保持钢筋周围有足够的碱度，使钢筋钝化膜不容易破坏。

混凝土保护层的厚度

保护层厚度对钢筋的防腐蚀具有重要的作用。首先，增大保护层厚度可使腐蚀介质到达钢筋表面的时间明显推迟。根据相关资料，若保护层厚度减少1/4,则混凝土中性化层到达钢筋表面的时间可缩短一半。其次，增大保护层厚度可增强抵抗钢筋锈蚀产生的胀裂力。

当然，也不能一味地增大保护层厚度，因为保护层太厚时，受弯构件横向裂纹会增大，涂料保护层也易脱落。

3．基础、基础梁的表面防护措施

对处在强、中等腐蚀性环境中的基础，应设碎石灌沥青或沥青混凝土的耐腐蚀垫层，厚度分别不小于150mm及100mm。基础和垫层表面及基础梁表面的防护措施有：环氧沥青或聚氨酯沥青涂层、树脂玻璃鳞片涂层、聚合物水泥砂浆、沥青冷底子油两遍加沥青胶泥涂层等，设计时应根据环境的腐蚀性等级和基础形式，因地制宜，合理使用。在实际项目执行过程中，还遇到一些老国企沿用建国初的做法，如青海盐湖化工和罗布泊盐化钾肥项目，均采用改性沥青防水卷材来包裹地下的混凝土结构。

4．混凝土的养护

加强混凝土养护，控制混凝土表面裂缝，确保施工质量，对防腐蚀也起到一种加强作用。尤其是大体积的混凝土，更要注意方式方法。

总之，万丈高楼平地起，针对不同的地质状况，因地制宜，采用最合适的方法，充分切实做好基础的防腐工作，对工程的顺利完成具有重要意义。

参考文献：

《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2018

《防腐蚀设计工程师选用标准汇编》中国标准出版社