混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究

馮榮成+陳世巧

摘 要：隨著經濟的不斷發展，港口對經濟的重要作用愈加突出。混凝土是建設港口的基礎材料，在應用過程中因操作簡單、成本較低而得到不斷推廣。但是海洋環境中的氯離子含量對混凝土有一定的侵蝕作用，影響建筑施工的質量，所以加強對氯離子的研究，得出相應的規律才能促進混凝土施工質量的進一步提高。文章就當下的混凝土在海洋暴露過程中的氯離子現狀進行研究，得出其中出現的問題和一定的規律，促進港口建設的優化和發展，提供經濟發展保障。

關鍵詞：混凝土施工 海洋環境 氯離子作用 滲透研究

1.前言

海洋中有大量的氯化物，是海水鹽分的主要部分，對海洋環境中的建筑物有著重要的影響作用。氯離子在海洋暴露過程中會滲透進混凝土表面，進而遷移到混凝土內部，當氯離子的含量積累到一定濃度后，便會對影響混凝土的強度和質量，造成侵蝕，影響混凝土結構的正常使用，降低整個混凝土結構的使用壽命。所以為了使得混凝土建筑的施工工程能夠進一步促進經濟的發展和社會進步，應該加強對海洋暴露過程中的氯離子研究，得出一定規律。

2.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子研究現狀

隨著經濟的發展，港口等用于海洋建設的工程數量不斷增加，如果對于其中較為普遍的問題不能很好的解決，將會影響整個建筑未來的施工發展，所以對混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究是非常有必要的。相關部門也進行了一些列的研究，得出了較為有利的方式。耐久性是海洋環境中的混凝土的重要評價因素，對使用壽命有著決定性作用，但是影響混凝土耐久性的最主要的因素便是氯離子的分布和數量。氯離子是造成鋼筋混凝土中鋼筋失效的主要原因，導致混凝土結構耐久性不足，傳統實驗中的氯離子研究不足，常常是在實驗室環境下進行自由擴散的試驗，通過實驗結果來判斷抗氯離子的侵入性能。但是實際的氯離子的作用機理相當復雜，在于不同因素配合影響下的效果也不同，所以相對較少的研究機理已經無法適應發展要求。研究的環境主要有實驗室環境或是海洋環境下，但是實際氯離子的環境是一個復雜且嚴酷的具有地域性的腐蝕環境，實驗室難以模擬實際的海洋環境，所以對氯離子的滲透研究還有待進一步發展，建立更加有效的實驗支撐。我國海洋戰略的發展使得各種碼頭港口建設不斷發展，海洋工程在我國迅速發展，大量研究和工程實驗表明，氯離子對混凝土的工作性以及強度等有著重要的影響，具體的解決方法還要進行長期的實驗論證。

3.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子研究

所以進行研究時可以用滲透法，研究的方式較多，要求較高。相關部門的實踐過程主要如下：

3.1實驗材料

利用標準狀態下的普通硅酸鹽水泥，干燥碎石，礦粉。在實驗中用粉煤灰和礦粉等量替代水泥，通過不同方式的控制變量進行研究。通過不同材料的混凝土配合比來進行強度抗壓對比，得出研究結論。

3.2實驗方法

3.2.1海邊暴露實驗法

將混凝土試塊在標準養護條件下浸泡一段時間過后，除兩個混凝土側面作為實驗的地方，將其余部分通過特殊材料進行密封，作為后期對照試驗的材料，保證氯離子在混凝土中的侵蝕方向是唯一的，可以保證實驗數據的準確性。按照實驗設計出不同的試件后，放入海邊環境的大氣區、潮汐區和水下區，保證不同環境下的實驗數據相對完整。等試驗時間過后，便可以將試驗品帶到實驗室進行氯離子含量分析。實驗中的氯離子含量與許多客觀因素都有著密切的關系，所以可以將數據進行圖表的方式展現，得出氯離子含量曲線圖，有利于信息更加直觀清晰。

3.2.2氯離子測定實驗

將滿足實驗條件的混凝土試件運回實驗室過后，需要對實驗材料進行一定處理后再進行分析處理。利用標準的混凝土粉末機按照標準分層進行打磨過后，在將暴露在表面的腐蝕部分進行打磨，注意實驗的步驟和方法，否則實驗的準確度和精準度會降低。將收集的粉末材料按照規定的實驗室分析方法進行材料分析，不論是實驗材料的量，還是用于實驗的溶液以及添加的順序和方法，都有具體的參考依據和行為方式，要保證實驗的過程符合相關的規定。

3.3實驗結果

3.3.1海洋大氣區試驗

海洋大氣區主要是濃度較高的水汽或是鹽霧，所以氯離子主要是通過濃度較高的懸浮分子進行傳播的。隨著大氣環境的變化，氯離子在混凝土表面相互分離，侵入到混凝土試件內部，對于鋼筋混凝土結構會造成嚴重破壞，銹蝕的鋼筋會使得混凝土結構耐久性造成破壞。氯離子的含量會隨著深度的增加而減少，說明氯離子的侵入能力會受到混凝土內部結構的影響，所以密度較低的混凝土更容易遭到侵蝕。

3.3.2海洋潮汐區

混凝土試件在海洋潮汐環境下會因為潮汐的循環作用對氯離子侵入的速度造成影響。所以對于干濕循環的劣化環境中的氯離子，也會加速侵入混凝土試件內部的速率。通過對不同的海洋潮汐環境的實驗得出，混凝土試件抵抗氯離子侵入性能由強到弱跟具體的材料有重要關系。混凝土中的水膠含量越高則對抵抗氯離子侵入的能力就越強。混凝土的材料不同，內部結構間的縫隙就會改變，密實度不同則對混凝土中抵抗有害物質的性能便有不同的影響。

3.3.3海洋水下區的試驗

海洋水下區的氯離子在侵入實驗過程中，試件內部被侵入方式主要是飽水狀態下的自由擴散。在沒有外力的作用下，氯離子也能通過離子的自由運動擴散到混凝土試件內部，所以海洋水下區的侵蝕作用最為明顯。混凝土試件內部抵抗氯離子侵入的能力會隨著水膠比的增加而減少，隨著時間的增加，侵蝕的現象就會越嚴重。由于水膠比較大的混凝土試件內部結構是較為松散的，所以氯離子抵抗能力會下降。但是控制混凝土內部結構的構成，添加輔助的摻合料就可以提高混凝土中抵抗氯離子侵蝕的能力。

4.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子的結論

根據不同的試驗環境的數據分析，可以得出不同環境下的氯離子侵蝕能力有所不同。筆者經過調查整理，得出混凝土在海洋暴露過程中的氯離子有以下的運動特點。海洋環境暴露的情況下，不同的氯離子侵蝕機理作用下，氯離子侵蝕的程度在潮汐區最大，在大氣區是最弱的，但是氯離子的侵蝕效果會隨著混凝土的使用期限增加而增加。混凝土中的水膠比是重要的材料，但是試件中的水膠比的提高，會造成混凝土中抵抗氯離子滲透的能力降低。不同環境中的氯離子含量會隨著深度變化有一定的變化。但是潮汐區的干濕環境變化，對侵蝕能力是非常有利的環境，所以不同環境下的氯離子依舊是在潮汐區腐蝕最為嚴重。干濕條件變化會使得混凝土試件吸附氯離子的能力增強，導致氯離子含量相較于其他環境下都有明顯的提高。實際環境中的混凝土結構可以添加一定的材料可以調節具體的結構，增加內部結構抵抗氯離子的能力，阻止氯離子等有害物質進入混凝土結構的內部，確保鋼筋銹蝕度等耐久性問題得到更好解決，提高具體的質量。

5.結束語

綜上所述，混凝土在海洋暴露過程中受氯離子影響的程度受很多因素影響，進行氯離子滲透研究時應該盡可能充分考慮影響的因素。文章就當下的氯離子對混凝土的影響進行分析，從具體的實驗過程中得出海洋暴露過程中的氯離子的變化和規律。研究海洋環境中的氯離子的相關規律，可以促進工程建設質量的提高，促進國家經濟發展和社會進步都有著重要意義。

參考文獻：

[1]薛煥，金祖權，王曉杰.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究[J].海洋工程，2015，33（5）：60-65.

[2]曲同嘉.海洋環境下長期暴露混凝土的微結構和氯離子滲透性研究[D].青島理工大學，2013.粉煤灰，2013，25（6）：36-39.（待確定）

[3]馬志鳴，趙鐵軍，王鵬剛.海邊暴露環境下混凝土抗氯離子滲透性試驗研究[J].

[4]徐皕，徐惠.海洋環境下混凝土中氯離子滲透性能研究[J].中國建筑金屬結構，2013（4）：108-109.

[5]朱雅仙，蔡偉成，李巖，等.海洋環境下混凝土中氯離子的擴散系數[J].腐蝕與防護，2013，31（8）：587-590.

[6]楊海成，徐振山，田雨，等.我國北方海洋環境下混凝土結構表面涂層暴露試驗研究[J].中國港灣建設，2014（11）：34-37.