加強制鹽企業建筑物防腐與維護 提升企業發展質量

翟光恒

鹽業企業尤其是井礦鹽生產企業，在長期的生產運行過程中，由于設備故障、管道腐蝕等原因，不可避免地會出現含鹽液體跑冒滴漏和鹽塵飛散，對制鹽建筑物產生一定腐蝕，影響其使用壽命。針對這一情況，全面分析這類腐蝕的形成原因，并采取適當的預防與維護措施，可有效延長建筑物的使用時間，減少企業不必要的投入，提升企業運行質量。山東省鹽業集團有限公司所屬礦鹽企業在長期生產運行中，曾出現部分混凝土梁、柱內的鋼筋銹蝕，混凝土表面沿鋼筋縱向開裂等現象，期間聘請建筑機構進行試驗，聯合建筑設計研究部門，對其進行分析探討，此后采取了有效措施，取得顯著成效。

一、制鹽企業建筑物受腐蝕的機理

混凝土為非均質顆粒型復合材料，在物理本質上是一種多孔材料。由于孔隙的存在，為含鹽液態介質的侵入提供了通道。混凝土的腐蝕破壞一般有以下幾種形式：

鹽結晶破壞。與混凝土接觸的含鹽液體，在毛細張力的作用下，可被混凝土毛細管提升。當環境或天氣干燥、空氣中濕度降低時，相應的毛細孔中的水分會向空氣中散發。毛細孔中的溶液被濃縮，形成鹽結晶，并按特有的結晶特征不斷長大。當這種鹽結晶的生長作用受到毛細孔壁限制時，將對孔壁產生巨大的結晶壓力，致使混凝土在結晶壓力作用下受到破壞。

鹽晶變膨脹破壞。由于山東礦鹽企業所開采的大汶口地下鹽礦鹵水為CaSO4型，其鹽晶中不可避免地含有NaCl、CaSO4、Na2SO4等成分。隨著溫度變化，這種混合鹽晶就可能發生晶變，含有不同數量的結晶水。鹽晶變的結果會使混合鹽晶的體積隨之膨脹，當深入到混凝土內部的混合鹽晶發生晶變膨脹時，會引起混凝土結構的破壞。

硫酸鹽對混凝土的腐蝕。硫酸鹽對混凝土的腐蝕，是化學作用和物理作用相結合的結果。有關資料表明，硫酸根離子與水泥水化產生的氫氧化鈣、鋁酸鈣可發生如下反應：

生成的高硫型水化硫鋁酸鈣晶體（鈣礬石），因含有大量的結晶水，使水泥體積比原來增大，在內部產生較大的膨脹壓力，會使混凝土開裂。當混凝土開裂后，硫酸鹽及含鹽水溶液又會對暴露的鋼筋產生腐蝕，造成更大的危害。

二、制鹽企業建筑物中鋼筋受腐蝕的機理

混凝土對鋼筋的保護作用。混凝土對其內部產生支撐作用的鋼筋有物理和化學兩種保護作用。混凝土將鋼筋完全覆蓋，在一定時期內，使鋼筋與外界隔離，這樣，鋼筋在相對干燥和與腐蝕性離子隔離的條件下，可在一定時間內保持不銹蝕狀態。更重要的是，混凝土對鋼筋具有化學保護作用，這一保護作用是由水泥水化過程產生的氫氧化鈣（普通硅酸鹽水泥可產生8%～15%）而提供的。其過程是一個特別的水合化學反應：

氫氧化鈣的溶解度很小，通常以固體狀態存在。它能使混凝土保持高堿度（液相PH 值一般在12.5 ～13.6 之間）。在這一高堿度環境中，鋼筋表面生成了一層保護性鈍化膜，從而使鋼筋免受腐蝕。研究表明，當PH＜9.88時，鋼筋表面的氧化物是不穩定的，即對鋼筋沒有保護作用；當pH 值在9.88 ～11.5 區間時，鋼筋表面的氧化膜不完整，不能完全保護鋼筋免受腐蝕；只有當pH ＞11.5 時，鋼筋才能完全處于鈍化狀態。因此，混凝土保持高堿度是保護建筑物中的鋼筋的必要條件。

混凝土堿度的易失性和化學不穩定性。主要有兩個方面：一是堿的水溶性流失。氫氧化鈣的溶解度不大，通常以固體形式存在，但它仍有一定的溶解度，在純水中的溶解度一般為1.2g/L，當有Cl-、SO42-、Na+等離子存在時，其溶解度會大大提高。二是存在堿的中和。“碳化”是中和的最常見現象，大氣中的CO2與水泥中的Ca(OH)2發生化學反應，會生成中性鹽，此外，工業大氣、產鹽污水，加之鹵水本來就都呈弱酸性，因此，因設備跑冒滴漏，含鹽水溶液可直接中和混凝土中的堿，并同時破壞水泥中的其他成分。在各種形式的中和作用下，會使混凝土不能長期保持其高堿度，也就不能保證建筑物中的鋼筋不被銹蝕。因此，混凝土的堿度降低，是影響制鹽企業建筑物使用壽命的重要因素之一。

Cl-對鋼筋的腐蝕作用。Cl-隨溶液滲入混凝土內，超過臨界值，就會引起混凝土中的鋼筋銹蝕。Cl-對鋼筋銹蝕的主要作用是：一是局部酸化作用破壞鈍化膜。含鹽水溶液中的Cl-到達鋼筋表面吸附于鈍化膜位置時，可使該處的pH 值迅速降低。當足夠量的Cl-滲透到建筑物中的鋼筋表面時，混凝土內鋼筋的電位—pH 值圖會發生變化，腐蝕區域會擴大；當Cl-濃度達到足夠大時，可使鈍化區消失，使鋼筋處于被腐蝕狀態。二是形成“腐蝕電池”。Cl-對鋼筋表面的鈍化膜首先發生局部破壞，使這些部位裸露出金屬鐵，與尚完好的鈍化膜區域之間構成電位差，形成“腐蝕電池”。這種小陽極、大陰極的腐蝕電池，會使銹蝕迅速發展。三是Cl-的陽極去極化作用。在氯離子的作用下，腐蝕電池的陽極反應產物Fe2+會被及時“搬運”走，不使其在陽極區堆積下來。以氯化物形式出現的腐蝕產物會進一步水解，釋放出氯離子，這就使氯離子在鋼筋腐蝕過程中本身不被消耗。這樣，凡進入混凝土中的游離態的Cl-，會周而復始地發生作用，為此，氯化物侵蝕一旦發生就很難補救。四是降低混凝土電阻。進入混凝土中的游離態的Cl-及Na+等，都會參與混凝土中的離子導電，降低混凝土電阻，提高腐蝕電池的電導率，增強混凝土結構的導電性，加速對混凝土結構的腐蝕進程。同時，SO42-也會促進鋼筋腐蝕。制鹽企業建筑物中鋼筋受到腐蝕的結果，不但降低混凝土的整體強度，而且鋼筋腐蝕的產物會使鋼筋的體積增大，其膨脹產生的應力會促使混凝土開裂。

三、制鹽企業建筑物的腐蝕防護與修復

設計、施工階段加強對腐蝕的防護。在制鹽企業建筑物的設計與施工過程中，要最大限度地提高混凝土本身的低滲透性，并在生產運行中保持低滲透性，這是保持制鹽企業建筑物結構耐久性的最基本措施。主要應考慮以下兩點：一是設計方面的措施：結構選型和設計時，應注意盡量控制混凝土表面、接縫和密封處積水，盡量減少受潮和濺濕的表面積，提前預計到可能會造成嚴重腐蝕的結構應便于檢測、維修和更換。摻加鋼筋阻銹劑，如亞硝酸鈣等。選用高性能水泥。如雙摻高性能水泥、抗硫酸鹽的硅酸鹽水泥等。混凝土的表面處理。在構件表面用防腐涂料覆蓋、加覆蓋層或采用防滲透控制模板。二是施工中注意的措施：嚴格控制材料質量和施工質量。控制施工用水的含鹽總量，防止鹽分的早期摻入。控制水灰比。有充分的濕養護時間。

建筑物腐蝕早期的維修。維修腐蝕結構的時機選擇非常重要，在建筑物腐蝕早期進行維護和修復，其成效是明顯的。建筑物早期的腐蝕主要表現在對混凝土的腐蝕上。在剛剛發生輕微腐蝕時，可清除已被腐蝕的混凝土，用密實混凝土或沙漿修補。注意宜選用高性能水泥，表面加涂層防護；若周邊環境中鹽的腐蝕情況比較嚴重，應采用強化措施，即使用含水泥聚合物的沙漿或混凝土修補，或使用全樹脂沙漿和水泥修補，然后在外部用樹脂纖維等材料保護，或在外部用板、磚等做好防護。

建構物腐蝕嚴重時的維修。如果建筑物的混凝土被腐蝕后未能及時得到修復，就會繼續加重，誘發鋼筋受到腐蝕。主要特征是建筑結構出現順筋銹脹裂縫。對鋼筋腐蝕的維修，首先要分析含鹽水溶液對結構腐蝕所達到的程度，只要對整體結構的強度影響不是很大，可以通過局部或部分修復的方式恢復其結構性能。最常用的方法是采用挖補修復后加密封涂層的方案，必要時對結構梁柱進行大面積加固。其修補方法為：先對原有結構的表面進行處理，把表面的灰層鏟除，包括已開裂或松動部分要全部鏟除掉，對混凝土表面的缺陷清理至密實部位并將表面鑿成麻坑狀。再打掉梁或柱的棱角，清除混凝土表面的浮塊、碎渣、粉末，用高壓水沖洗干凈，如結構表面處有積水，應提前吸干或烘干，然后對銹蝕的鋼筋表面進行除銹處理，再用環氧結構膠涂覆。為加強新、舊混凝土的整體結合，在原有混凝土結合面上至少涂刷兩層水泥漿。如果腐蝕嚴重需要大面積加固，則需要重新植入鋼筋并將新舊鋼筋焊接。焊接時應采取減少焊接附加應力的措施，焊縫要飽滿，盡量減少或避免對受力鋼筋的損傷，最后立好模板，澆筑混凝土并搗實。為保證新澆混凝土的強度及新舊結合面的黏結程度，需控制新澆混凝土的水灰比和坍塌度，在澆筑加固混凝土十二小時內開始飽水養護兩周左右，期間可用麻袋等覆蓋在加固混凝土表面，定時澆水，養護期過后再及時進行防腐處理。

總之，在制鹽企業生產過程中，控制含鹽水溶液浸入建構筑物，是避免腐蝕和搞好防護與維修的關鍵。因此，制鹽企業在設計、建設、生產和日常維修中，應盡量降低混凝土的滲透性，減少含鹽水溶液在混凝土表面的長時間積聚和存留，特別是在腐蝕發生的早期，要注重加強維護，及時及早修復，才能保護建筑物的耐久性，確保制鹽企業的生產安全和高質量發展！