摘要：近年来，该国大多数沿海地区的混凝土水和水电受到硫酸盐长期腐蚀的影响，对水和水电安全构成威胁。硫酸盐中的硫酸盐离子不断侵蚀混凝土的基本结构，导致混凝土结构松弛和强度逐渐降低，不仅影响混凝土水电的使用寿命，而且还造成不确定的安全问题。因此，对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的深入研究逐渐成为水电行业的研究重点。本文主要分析水利水电工程混凝土抗腐蚀性能研究。
关键词：电通量法；纳米碳纤维；氯离子侵蚀；抗腐蚀性
引言
由于成本造价低、原材料充足、力学性能好等优势，混凝土在各种构筑物和水利水电物中的应用十分广泛。水利水电工程建设关乎下游防洪安全和农业经济发展，因其使用环境和工程性质的特殊性，如长期处于潮湿或水浸泡环境致使各种侵蚀性介质加速了混凝土腐蚀，水工结构耐久性明显下降。研究发现，从弱到强破坏水工混凝土的原因有硫酸盐破坏、碱集料反应、冻融破坏和钢筋锈蚀，且水工混凝土受钢筋锈蚀的危害最大。氯离子是引起钢筋锈蚀最
为关键的腐蚀性介质，其透过混凝土保护层引起钢筋腐蚀，极大地降低了水工结构安全性和水利水电物整体可靠度。
1、混凝土水利防腐技术现状
目前我国对于钢筋混凝土材料的防腐主要分为改变自身材料性质和借助附加措施。自身材料性质措施主要为研发新材料、新技术，通过改变材料自身性质，在不影响材料力学性能的前提下，提高自身防腐性能。如选择高抗腐蚀性混凝土、适当降低水灰比提高密实度抵抗腐蚀性物质侵入，添加防腐外加剂等措施。附加防腐措施主要是借助外部防护层，抵御恶劣环境中的腐蚀侵害，如在表面涂抹防腐层，主要有防渗透层、隔离层及覆盖保护层等，以聚合物和混凝土基及树脂材料为主。在钢筋表面涂抹防腐隔离层，制成防腐钢筋，镀锌钢筋等，或采用玄武纤维新型钢筋材料。此外，钢筋的阻锈剂，属于特殊措施，主要指阴极保护，用于钢筋混凝土水利海水溅区及干湿交替等特殊区域的防腐措施。目前现存水利的养护防腐措施主要为在混凝土表面涂抹防腐剂。当前的防腐涂装材料发展迅速，据统计已有上千种，最早研制出的有机防腐剂已经不能满足多样化的工程需要，无机防腐剂及水性涂料已经广泛研发，并应用于市场。我国市面上用的最多的防腐材料为聚氨酯防腐龚建
涂料、聚合物混凝土防腐涂料，复合混凝土基及混凝土基材料，近年来在市场上逐渐推广应用。新型材料聚脲聚氨酯防水涂料，正在试用推行阶段，可能会成为未来的防腐方向，不过目前罕见于大型水利上。从技术层面上划分防腐材料类型，可以分为渗透型防腐和表面成膜型涂装防腐材料。渗透型防腐材料的代表为硅烷、永凝液，其特点为不影响水利水电材料的外观，通过材料表面渗透到内部，阻止腐蚀性离子进入混凝土结构内部，进而腐蚀钢筋。
2、混凝土遭受硫酸盐腐蚀的主要影响因素
影响硫酸盐腐蚀混凝土的因素较多，除了其内部成分之外，还不能忽视对外部环境的影响。许多专家分析了外部环境因素的影响，并得出了相应的研究结果。2013年，郭树辉等中国研究人员研究了混凝土抗硫酸盐性能的外部影响因素，测试了不同尺寸渣对混凝土抗腐蚀性能的影响，发现采用超细渣可有效提高混凝土抗腐蚀性能，有效保护混凝土不受抗腐蚀性能例如，掺入水泥基的矿渣颗粒越小，水解产物的接触区就越能有效增加，从而加快化学反应，从而提高其耐腐蚀性。2014年，张军等人还进行了低水灰比混凝土耐蚀性试验，结果表明，在低水灰比混凝土中添加薄渣可有效提高混凝土耐蚀性。因此，较低的灰
水平可显着提高混凝土地基的诱导密度和孔率，有效防止硫酸根渗入混凝土地基，并改善混凝土地基的腐蚀问题。因此，在进行现实的水利工程时，可以用适度降低混凝土的水灰比来提高混凝土的防腐性能。事实上，1992年，在混凝土结构的使用阶段，研究人员不仅进行化学腐蚀，而且还进行物理破坏，在混凝土砂浆上添加了电荷态硫酸盐溶液，进行了耦合腐蚀性能试验。试验结果表明，硫酸盐溶液在荷载作用下在混凝土基础上的腐蚀得到加强，通过混凝土表面的保护层防止腐蚀的保护极为有限。因此，可以看出，混凝土基础内部的轻微裂缝，在混凝土基础上承受35%以上的弯曲应力，在弯曲应力大于50%的情况下，其腐蚀速度比化学腐蚀快。一位外国专家Zivicatal还研究了混凝土受压力约束的抗硫酸盐腐蚀性能问题，研究结果表面:对受压力约束的硫酸盐腐蚀混凝土进行的实验研究表明，压力约束的60%能够有效降低#的孔率。减小混凝土基础内部裂缝的扩大，有效防止硫酸盐离子进入混凝土基础，有效防止混凝土基础腐蚀。1995年，Middel和Gedders等专家还研究了混凝土基础上弯曲应力的破坏性影响，并指出，由于弯曲载荷的物理影响，这实际上是对混凝土基础内部微观结构的破坏，并为加速化学腐蚀开辟了道路。从这个角度来看，国内和外国专家的结论一般是一致的，但具体限制造成的损害的量化除外。此外，murru等国家研究人员研究了荷载模型中硫酸盐的电荷/解冻、腐蚀性和混凝土基强度相结
合的影响，结果表明，两个因素耦合造成的损害远远大于单个因素作用造成的损害，物理荷载的影响可能是然而，在这方面，提交人的研究发现，外国文献对水泥地基腐蚀造成的损害的研究相对较少。
3、防腐蚀措施及质量控制
3.1防腐蚀方法
准确合理选择相应的防腐措施是影响设备使用寿命和结构安全运行的关键因素，施工实践中应注意。将现有水利工程的腐蚀特性与运营管道直径相结合，可对工程采取三种更广泛的防腐措施:(1)涂料防腐措施。均匀涂上门上的封闭漆，形成可合理结合腐蚀因素与金属基的防护膜，从而实现消除车门腐蚀的目标。该措施成本较低，实施起来较为简单，但保护期通常为3-5a。工程材料包括环氧树脂、油漆漆、酸碱树脂和润滑脂漆。在保护过程中，应结合使用，实施时应严格遵守技术要求，以达到预期效果。
3.2电化学防腐措施
受保护的金属结构被主流电流两极分化，从而实现了作为电化学保护的本质的保护目标。
根据极化的性质，它分为阳极和阴极保护的不同类型，通常适用于门的保护。在技术上，阴极保护可分为需要定期更新的牺牲阳极和电；后者需要额外的设备，保护周期长，但维护成本高，操作管理复杂。在施工和施工管理过程中牺牲阳极具有明显优势，保护时间较短，通常为10a。为了实现更好的保存目标，工程部门可以将上述最基本的保存方法结合起来，并采取适当的综合保存措施来确保结构的安全。
3.3搅拌过程质量控制
在施工搅拌工序中搅拌站需要对混凝土材料的配合比进行严格控制，允许混凝土原材料存在一定偏差，拌和水、矿物掺和料、混凝土以及外加剂的偏差应控制在±1%，粗、细骨料偏差需要控制在±2%。对搅拌过程中的投料顺序严格参照相关规定，首先投入细骨料、混凝土、矿物掺和料，均匀搅拌后加水形成砂浆，之后将粗骨料投入搅拌机，完成均匀搅拌后将外加剂添加其中。防腐混凝土出料检查工作主要包括含气量、坍落度、泌水情况和温度。产生不合格问题需要及时查搅拌工序原因，确保搅拌加入材料匀质控制时间在1.5～3min以内。
3.4防腐海工混凝土施工过程质量控制
①海工混凝土因掺加了胶凝材料和外加剂，其和易性得到很大改善，初凝时间也比一般性混凝土延长很多，为大体积混凝土施工提供了时间保证。所以浇筑方式采用分层从四角向中间浇筑，速度控制在20~30分钟，用四个振捣棒振捣。②混凝土在振捣时，振捣棒应快插慢拔，梅花点布置振动点。为使上下层结合成整体，振捣棒应插入下层混凝土内50cm，同一处振捣时间不宜过长，严格按照规范施工，杜绝出现漏振、过振现象，振捣时不宜碰到钢筋。③为了减小混凝土表面的气泡、蜂窝、麻面，在模板内侧粘贴一层透水模板布，起到排除混凝土表面气泡和多余水分，同时又起到保水作用，有利于提高混凝土表面的密实度。振捣时禁止振捣棒斜插在透水模板布上，否则会将模板布弄破，影响混凝土外观质量。④混凝土浇筑完成后应注意收浆抹面，避免产生收缩裂纹，一般经过二次收面后立即养护。⑤混凝土的养护也非常关键，主要采取覆盖毛毡洒水养护，切忌毛毡忽干忽湿，采用塑料管接自来水盘绕承台喷洒方法，塑料管上每间隔半米钻一孔洞，使得保持均匀喷洒。
3.5复合型防腐技术
对于多数使用单一添加剂或外加剂，存在多种局限性。专家学者开始尝试将多种添加剂进
行组合，使其满足多种功能要求，比较典型的为有机与无机复合的新型混凝土防腐外加剂，简称JK-8，邓刚等进行了大量的试验研究，借鉴了国外先进技术经验及复合技术。该种复合型防腐添加剂，主要提高混凝土结构自身密度、强度、减少缺陷、增强自身抵抗腐蚀性的能力，同时添加了阻锈成分，防止有害介质侵入等。复合型防腐添加剂能显著提高混凝土结构的耐腐蚀能力，主要因素为添加剂中含有混凝土抗腐蚀组分，能有效提升混凝土抗腐蚀能力。添加剂中的引气及密实成分可有效排除混凝土内部空气，进而增强了混凝土强度及密实度，极大地减少了腐蚀性介质入侵途径，达到了混凝土自身抗侵蚀能力。同时，引气组分还有将大气泡引散为众多小气泡功能，众多的微小气泡能有效缓冲和抵消水结冰引起的混凝土结构体积膨胀造成的静水压力和冰水蒸气压力形成的渗透力，提升了混凝土结构的抗冻性能，降低了混凝土结构的渗透性，每种成分发挥各自的作用，形成功能叠加效应，极大提升了混凝土结构综合耐腐蚀性能。
3.6外加剂的添加
目前，提高混凝土基材料抗酸性能的最直接、最有效的添加剂是掺杂复合添加剂。这种复合添加剂必须有减水剂成分、膨胀成分、减水剂成分和仇恨用水成分等成分。在满足混合
作业要求的前提下，减水剂成分可以帮助降低粘结比、改善孔结构、提高密实度和耐渗透性等。从而提高混凝土基层材料的耐酸性；适量的膨胀剂可有助于提高混凝土基本材料的密实度和抗渗漏能力，从而有效地抑制酸性介质的侵入；适当数量的减少成分可有助于降低塑料、凝固和硬化后干燥阶段混凝土基本材料的收缩率，并降低破裂风险；反应水组分可使混凝土基层材料的内孔面疏水，增加其表面张力，从而降低酸性环境在内的渗透率，延缓酸性腐蚀率。水玻璃也是常用于耐酸混凝土基本材料的添加剂。水玻璃由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成，其主要特性因其自身的模块而异，模块越大，硅氧含量越高，水玻璃粘度越大，水玻璃越难溶于水，粘结力越强。
发布评论