油田鋼筋砼污水（油）池的腐蝕因素及解決方案

梅 楠

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠工藝研究所，黑龍江 大慶 163000）

1 混凝土腐蝕的影響因素

1.1 混凝土的碳化

混凝土是由水泥、砂、石及水組成，根據(jù)不同的使用功能或周圍環(huán)境的不同，有時需要加入適當(dāng)比例的外加劑和摻合料。混凝土的碳化是指混凝土中的Ca（OH）2與周圍環(huán)境中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3和H2O，從而降低的混凝土堿性的過程。隨著碳化過程持續(xù)進(jìn)行，使鋼筋暴露在酸性環(huán)境當(dāng)中，逐漸破壞鋼筋的鈍化層，導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，從而使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低、失穩(wěn)，降低使用壽命。

1.2 混凝土的凍融

大慶油田處于我國的北方地區(qū)，冬季氣溫較低，尤其地下部分的混凝土往往處于水飽和狀態(tài)，此時膠凝孔及混有氣體的毛細(xì)孔無法起到緩沖作用，混凝土孔隙中的水凍結(jié)時，冰的凍脹特性會在密閉空間產(chǎn)生很大的作用力，超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，使混凝土的孔隙變大形成裂縫，隨著這種作用的循環(huán)進(jìn)行，裂縫從里至外形成貫通縫，破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[1]。

1.3 SO2和硫酸鹽的影響

SO2與CO2類似，也會與混凝土中的堿性鹽發(fā)生中和反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鹽，與混凝土中原有的硫酸鹽一起，增加了混凝土中硫酸鹽的含量，但硫酸鹽是微溶性鹽，會與水結(jié)合形成水化物，增加混凝土的固相體積，形成結(jié)晶性腐蝕。同時，硫酸根的存在，在周圍空間形成酸性環(huán)境，會對鋼筋的鈍化膜產(chǎn)生破壞作用，使鋼筋產(chǎn)生溶解、銹蝕。

1.4 微生物的影響

混凝土中含有一定比例的硫桿菌、硫酸鹽還原菌，硫桿菌會與周圍的硫、硫化物、亞硫酸鹽發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸，產(chǎn)生腐蝕，上文已有闡述；硫酸鹽還原菌與混凝土中的硫酸鹽發(fā)生還原反應(yīng)，生成具有一定腐蝕作用的硫化氫。

1.5 周圍環(huán)境濕度的影響

混凝土污水（油）一般為地下或半地下池子，由于土壤中水分及地下水的存在，混凝土結(jié)構(gòu)往往處于一定濕度的環(huán)境當(dāng)中，當(dāng)濕度較小低于60%時，由于混凝土部分孔隙的緩沖作用，無法有效形成碳化，且水份不足難以在鋼筋表面形成較完整的水膜造成對鋼筋的腐蝕；當(dāng)濕度較高，近100%時，這些水分將混凝土的孔隙充滿，將土壤、空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體隔離在外，無法接觸到鋼筋，間接起到了保護(hù)作用；而當(dāng)濕度介于70%～90%左右時，不僅有利于氣體的滲入，碳化作用也比較顯著，對混凝土最為不利。

2 混凝土腐蝕引起鋼筋腐蝕的特征

混凝土中鋼筋的銹蝕產(chǎn)物一般為氧化鐵的水化物，導(dǎo)致鋼筋體積膨脹，混凝土?xí)劁摻畋砻嫘纬闪芽p，增大了鋼筋與腐蝕介質(zhì)的接觸面積，從而加快腐蝕速度，同時，鋼筋與混凝土之間接觸不再緊密，兩者的粘接力不斷下降，甚至分離，直至變形、失效；鋼筋的斷面損失往往造成局部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)生損壞，一般認(rèn)為是由局部腐蝕引起的，但實際工程中，構(gòu)件鋼筋雖出現(xiàn)了嚴(yán)重的斷面腐蝕，但仍能繼續(xù)應(yīng)用，未產(chǎn)生嚴(yán)重后果，這與其承重及所處位置有關(guān)。

3 解決鋼筋混凝土腐蝕的解決方案

3.1 普通混凝土中填加一定比例的礦物質(zhì)

增加混凝土密實度，減少孔隙的存在，阻斷了腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的通道，也就降低了腐蝕的風(fēng)險。例如：設(shè)計常采用高強(qiáng)黑曜石玻璃粉末（包含大量納米級顆粒）填加到水泥中，粉末具有無毒、抗?jié)B、防腐且強(qiáng)度高的特點，不僅大大增強(qiáng)了鋼筋混凝土的強(qiáng)度，還能堵塞傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)孔隙；同時礦物質(zhì)中含有部分硅酸根離子、鋁酸根離子和水泥中的鈣離子結(jié)合，生成大量的膠凝物---水合硅酸鈣、水合鋁酸鈣，也可有效降低混凝土的孔隙率。

3.2 選擇合適的建筑材料

污水（油）池內(nèi)的介質(zhì)化學(xué)成分多樣，且周圍土壤中地下水成分復(fù)雜，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)選擇耐蝕、抗凍性能良好的水泥，如粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和復(fù)合水泥等，可有效防止池體遭受腐蝕介質(zhì)的侵蝕。

3.3 混凝土的配比和保護(hù)層

由于腐蝕的作用，使混凝土結(jié)構(gòu)中的堿性環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝裕摻钤馐芨g的風(fēng)險就會加大；增加混凝土中水泥的配比，會使鋼筋周圍的堿性環(huán)境持續(xù)的時間更長。適當(dāng)降低混凝土的水灰比、加強(qiáng)施工中的振搗，同時達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時間，可大大降低孔隙率，延緩腐蝕的進(jìn)展速度；另一方面，增加保護(hù)層的厚度可降低纖維孔的連續(xù)性，使腐蝕性離子的入侵和碳化進(jìn)展更加困難。

4 結(jié)語

通過以上分析，油田污水（油）的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可通過材料選擇，調(diào)整配比及增加保護(hù)層厚度等工藝措施預(yù)防及延緩腐蝕作用。