鹽堿地區混凝土工程的耐久性問題

李澤良 顏 軍

宿遷學院建筑工程系（223800）

1 鹽堿地區混凝土工程的耐久性問題

1.1 研究背景

鹽堿土是地球陸地上分布廣泛的一種土壤類型，包括鹽土、堿土和各種鹽化土、堿化土等。全世界約有10億公頃,占陸地總面積的25%,我國的鹽堿土壤總面積近5億畝,廣泛分布在三北地區，如松嫩平原、黃淮海平原、內蒙古、新疆等地，而且逐年增加；此外青海湖流域及黃河三角洲等地區也大量分布著不同程度的內陸鹽堿土和濱海鹽堿化土壤。鹽堿地區由于降雨量小，受咸水間歇性影響，其光板地含鹽量大都超過了2.0%，不僅地面寸草不生，而且鹽堿成分可以通過干濕循環和毛細吸附進入混凝土材料并富集起來，嚴重影響了混凝土結構的使用壽命。

鹽堿土壤中主要的有害成分是硫酸鹽和氯鹽,嚴重時還會有鎂鹽的侵蝕。硫酸鹽和鎂鹽會破壞水泥水化產物的穩定性,導致混凝土剝落和潰散；氯鹽的滲透會破壞鋼筋的鈍化膜，導致鋼筋銹蝕和混凝土結構的破壞；同時鹽堿地中堿金屬離子的滲透會提高混凝土的可溶堿含量，加劇混凝土中的堿骨料反應,等等。針對不同的使用環境,采用相應措施提高混凝土材料的耐久性,是擺在我們面前的艱巨任務。

1.2 劣化機理

在鹽堿環境中，其劣化速度遠快于正常的老化速度,鹽堿環境中的破壞因素除中性化和凍融外,還包括硫酸鹽腐蝕、氯離子侵蝕、鎂鹽腐蝕和堿—骨料反應，在這些因素中,導致混凝土劣化的機理也各不相同。

硫酸鹽和氯離子破壞機理和海洋環境相同。

如果含有鎂鹽,則Mg2+與Ca(OH)2可進一步發生以下反應:

Mg(OH)2溶解度極低(18 mg/L),低于水化硅酸鈣凝膠平衡所需的pH值,可以促使水泥石分解,因此破壞作用就更大。

堿骨料反應是混凝土中的堿與骨料中的活性成分發生的反應，反應生成的膨脹性產物會導致混凝土開裂和破壞。式（2）為堿硅酸反應,式（3）為白云石反應,由于白云石黏土的吸水膨脹,或由于產物在有限空間結晶膨脹,導致混凝土的破壞。

式中生成的R2CO3(R指堿金屬離子)在Ca(OH)2環境中又可以生成CaCO3和ROH,補充堿源,使反應進一步進行。

同時,混凝土還會由于中性化作用而加速劣化，尤其是污染比較嚴重的地區，空氣中CO2、SO2、NxO等酸性氣體與混凝土中Ca(OH)2反應生成中性產物而降低混凝土的堿度。由于pH值小于12.5時就失去了對鋼筋的有效保護，中性化過程也就意味著鋼筋保護屏障的削弱，同時還使得有害離子更容易進入材料內部，進一步破壞混凝土的耐久性。

鹽類結晶膨脹破壞很少有人去重視，它比完全埋于地下和浸于水中的腐蝕劇烈得多，應該充分重視對鹽堿地區及沿海建筑物上這些部位的腐蝕防護:1）鋼筋混凝土預制構件,放在預制場附近的堆場，用磚頭作為支點，由于鹽堿液通過磚向混凝土構件上吸附，水分蒸發，鹽類結晶膨脹，使構件以磚為中心，呈扇形腐蝕剝落破壞。2）許多正在使用中的鋼筋混凝土樁埋入鹽堿土中的部分為腐蝕破壞，而在地面以上0.5 m左右以內的部分都有嚴重的腐蝕破壞，其原因是鹽類的結晶膨脹所致。以上兩個調查實例都說明了鹽類結晶膨脹的嚴重性。

2 提高鹽堿地混凝土耐久性的方法

混凝土材料中水化硅酸鈣凝膠是對耐久性有利的成分,其他則有利有弊,需要結合具體環境分析,就鹽堿地而言:

1）要設法降低C3A含量,以降低硫酸根離子的破壞作用,如我國GB-748-83規定抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料中C3A最大含量為5.0%。

2）降低水灰比減小空隙率以降低氯離子等鹽害離子的滲透和擴散,水灰比越低，單方混凝土水泥用量越大，混凝土空隙率就越小，相應強度和抗滲性越好，反之越差。但低水灰比必然伴隨高的水泥用量，也就增加了水化熱，并提高了混凝土的成本，所以應配合使用礦物質超細粉，并應使用低活性或無活性的骨料,防發生堿骨料反應。

3）從化學上講，一些含高活性酸性氧化物的混合材，如偏高嶺土(富含活性Al2O3和SiO2)和硅灰以及傳統礦物質超細粉等均可以與Ca(OH)2反應，形成低鈣型硅酸鈣凝膠,提高耐久性。其中牛全林教授的鋁硅酸鹽礦物超細粉的制造方法 （專利公開號:1400164），取得了良好的使用效果。

4）物理和化學方法,如鋼筋涂層的方法(環氧涂層、鍍鋅鋼筋)可以抑制鋼筋的銹蝕,混凝土表面涂層的方法(硅酮類、聚合物浸漬、瀝青涂層及涂料等)可以抑制外界鹽害離子的滲透和開裂，提高抗拉強度、抗彎強度;增加保護層厚度，采用防碳化涂層等措施可以阻止混凝土材料的中性化進程。

5）制作高密實性及高強度雙重性的混凝土，是防止鹽堿溶液浸入孔隙內部和抑制析鹽膨脹開裂的根本措施;為截斷毛細管沿基礎的地面上升，可以采用鋪設油氈及防水砂漿防潮層的措施，防水砂漿可用體積配合比為1:2.5摻5%的防水劑或防水粉，做成標號為200號以上，厚度為2～3 cm的防潮層。

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