盐碱地区混凝土工程的耐久性问题

李泽良 颜 军

宿迁学院建筑工程系（223800）

1 盐碱地区混凝土工程的耐久性问题

1.1 研究背景

盐碱土是地球陆地上分布广泛的一种土壤类型，包括盐土、碱土和各种盐化土、碱化土等。全世界约有10亿公顷,占陆地总面积的25%,我国的盐碱土壤总面积近5亿亩,广泛分布在三北地区，如松嫩平原、黄淮海平原、内蒙古、新疆等地，而且逐年增加；此外青海湖流域及黄河三角洲等地区也大量分布着不同程度的内陆盐碱土和滨海盐碱化土壤。盐碱地区由于降雨量小，受咸水间歇性影响，其光板地含盐量大都超过了2.0%，不仅地面寸草不生，而且盐碱成分可以通过干湿循环和毛细吸附进入混凝土材料并富集起来，严重影响了混凝土结构的使用寿命。

盐碱土壤中主要的有害成分是硫酸盐和氯盐,严重时还会有镁盐的侵蚀。硫酸盐和镁盐会破坏水泥水化产物的稳定性,导致混凝土剥落和溃散；氯盐的渗透会破坏钢筋的钝化膜，导致钢筋锈蚀和混凝土结构的破坏；同时盐碱地中碱金属离子的渗透会提高混凝土的可溶碱含量，加剧混凝土中的碱骨料反应,等等。针对不同的使用环境,采用相应措施提高混凝土材料的耐久性,是摆在我们面前的艰巨任务。

1.2 劣化机理

在盐碱环境中，其劣化速度远快于正常的老化速度,盐碱环境中的破坏因素除中性化和冻融外,还包括硫酸盐腐蚀、氯离子侵蚀、镁盐腐蚀和碱—骨料反应，在这些因素中,导致混凝土劣化的机理也各不相同。

硫酸盐和氯离子破坏机理和海洋环境相同。

如果含有镁盐,则Mg2+与Ca(OH)2可进一步发生以下反应:

Mg(OH)2溶解度极低(18 mg/L),低于水化硅酸钙凝胶平衡所需的pH值,可以促使水泥石分解,因此破坏作用就更大。

碱骨料反应是混凝土中的碱与骨料中的活性成分发生的反应，反应生成的膨胀性产物会导致混凝土开裂和破坏。式（2）为碱硅酸反应,式（3）为白云石反应,由于白云石黏土的吸水膨胀,或由于产物在有限空间结晶膨胀,导致混凝土的破坏。

式中生成的R2CO3(R指碱金属离子)在Ca(OH)2环境中又可以生成CaCO3和ROH,补充碱源,使反应进一步进行。

同时,混凝土还会由于中性化作用而加速劣化，尤其是污染比较严重的地区，空气中CO2、SO2、NxO等酸性气体与混凝土中Ca(OH)2反应生成中性产物而降低混凝土的碱度。由于pH值小于12.5时就失去了对钢筋的有效保护，中性化过程也就意味着钢筋保护屏障的削弱，同时还使得有害离子更容易进入材料内部，进一步破坏混凝土的耐久性。

盐类结晶膨胀破坏很少有人去重视，它比完全埋于地下和浸于水中的腐蚀剧烈得多，应该充分重视对盐碱地区及沿海建筑物上这些部位的腐蚀防护:1）钢筋混凝土预制构件,放在预制场附近的堆场，用砖头作为支点，由于盐碱液通过砖向混凝土构件上吸附，水分蒸发，盐类结晶膨胀，使构件以砖为中心，呈扇形腐蚀剥落破坏。2）许多正在使用中的钢筋混凝土桩埋入盐碱土中的部分为腐蚀破坏，而在地面以上0.5 m左右以内的部分都有严重的腐蚀破坏，其原因是盐类的结晶膨胀所致。以上两个调查实例都说明了盐类结晶膨胀的严重性。

2 提高盐碱地混凝土耐久性的方法

混凝土材料中水化硅酸钙凝胶是对耐久性有利的成分,其他则有利有弊,需要结合具体环境分析,就盐碱地而言:

1）要设法降低C3A含量,以降低硫酸根离子的破坏作用,如我国GB-748-83规定抗硫酸盐硅酸盐水泥熟料中C3A最大含量为5.0%。

2）降低水灰比减小空隙率以降低氯离子等盐害离子的渗透和扩散,水灰比越低，单方混凝土水泥用量越大，混凝土空隙率就越小，相应强度和抗渗性越好，反之越差。但低水灰比必然伴随高的水泥用量，也就增加了水化热，并提高了混凝土的成本，所以应配合使用矿物质超细粉，并应使用低活性或无活性的骨料,防发生碱骨料反应。

3）从化学上讲，一些含高活性酸性氧化物的混合材，如偏高岭土(富含活性Al2O3和SiO2)和硅灰以及传统矿物质超细粉等均可以与Ca(OH)2反应，形成低钙型硅酸钙凝胶,提高耐久性。其中牛全林教授的铝硅酸盐矿物超细粉的制造方法 （专利公开号:1400164），取得了良好的使用效果。

4）物理和化学方法,如钢筋涂层的方法(环氧涂层、镀锌钢筋)可以抑制钢筋的锈蚀,混凝土表面涂层的方法(硅酮类、聚合物浸渍、沥青涂层及涂料等)可以抑制外界盐害离子的渗透和开裂，提高抗拉强度、抗弯强度;增加保护层厚度，采用防碳化涂层等措施可以阻止混凝土材料的中性化进程。

5）制作高密实性及高强度双重性的混凝土，是防止盐碱溶液浸入孔隙内部和抑制析盐膨胀开裂的根本措施;为截断毛细管沿基础的地面上升，可以采用铺设油毡及防水砂浆防潮层的措施，防水砂浆可用体积配合比为1:2.5掺5%的防水剂或防水粉，做成标号为200号以上，厚度为2～3 cm的防潮层。

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