加强制盐企业建筑物防腐与维护 提升企业发展质量

翟光恒

盐业企业尤其是井矿盐生产企业，在长期的生产运行过程中，由于设备故障、管道腐蚀等原因，不可避免地会出现含盐液体跑冒滴漏和盐尘飞散，对制盐建筑物产生一定腐蚀，影响其使用寿命。针对这一情况，全面分析这类腐蚀的形成原因，并采取适当的预防与维护措施，可有效延长建筑物的使用时间，减少企业不必要的投入，提升企业运行质量。山东省盐业集团有限公司所属矿盐企业在长期生产运行中，曾出现部分混凝土梁、柱内的钢筋锈蚀，混凝土表面沿钢筋纵向开裂等现象，期间聘请建筑机构进行试验，联合建筑设计研究部门，对其进行分析探讨，此后采取了有效措施，取得显著成效。

一、制盐企业建筑物受腐蚀的机理

混凝土为非均质颗粒型复合材料，在物理本质上是一种多孔材料。由于孔隙的存在，为含盐液态介质的侵入提供了通道。混凝土的腐蚀破坏一般有以下几种形式：

盐结晶破坏。与混凝土接触的含盐液体，在毛细张力的作用下，可被混凝土毛细管提升。当环境或天气干燥、空气中湿度降低时，相应的毛细孔中的水分会向空气中散发。毛细孔中的溶液被浓缩，形成盐结晶，并按特有的结晶特征不断长大。当这种盐结晶的生长作用受到毛细孔壁限制时，将对孔壁产生巨大的结晶压力，致使混凝土在结晶压力作用下受到破坏。

盐晶变膨胀破坏。由于山东矿盐企业所开采的大汶口地下盐矿卤水为CaSO4型，其盐晶中不可避免地含有NaCl、CaSO4、Na2SO4等成分。随着温度变化，这种混合盐晶就可能发生晶变，含有不同数量的结晶水。盐晶变的结果会使混合盐晶的体积随之膨胀，当深入到混凝土内部的混合盐晶发生晶变膨胀时，会引起混凝土结构的破坏。

硫酸盐对混凝土的腐蚀。硫酸盐对混凝土的腐蚀，是化学作用和物理作用相结合的结果。有关资料表明，硫酸根离子与水泥水化产生的氢氧化钙、铝酸钙可发生如下反应：

生成的高硫型水化硫铝酸钙晶体（钙矾石），因含有大量的结晶水，使水泥体积比原来增大，在内部产生较大的膨胀压力，会使混凝土开裂。当混凝土开裂后，硫酸盐及含盐水溶液又会对暴露的钢筋产生腐蚀，造成更大的危害。

二、制盐企业建筑物中钢筋受腐蚀的机理

混凝土对钢筋的保护作用。混凝土对其内部产生支撑作用的钢筋有物理和化学两种保护作用。混凝土将钢筋完全覆盖，在一定时期内，使钢筋与外界隔离，这样，钢筋在相对干燥和与腐蚀性离子隔离的条件下，可在一定时间内保持不锈蚀状态。更重要的是，混凝土对钢筋具有化学保护作用，这一保护作用是由水泥水化过程产生的氢氧化钙（普通硅酸盐水泥可产生8%～15%）而提供的。其过程是一个特别的水合化学反应：

氢氧化钙的溶解度很小，通常以固体状态存在。它能使混凝土保持高碱度（液相PH 值一般在12.5 ～13.6 之间）。在这一高碱度环境中，钢筋表面生成了一层保护性钝化膜，从而使钢筋免受腐蚀。研究表明，当PH＜9.88时，钢筋表面的氧化物是不稳定的，即对钢筋没有保护作用；当pH 值在9.88 ～11.5 区间时，钢筋表面的氧化膜不完整，不能完全保护钢筋免受腐蚀；只有当pH ＞11.5 时，钢筋才能完全处于钝化状态。因此，混凝土保持高碱度是保护建筑物中的钢筋的必要条件。

混凝土碱度的易失性和化学不稳定性。主要有两个方面：一是碱的水溶性流失。氢氧化钙的溶解度不大，通常以固体形式存在，但它仍有一定的溶解度，在纯水中的溶解度一般为1.2g/L，当有Cl-、SO42-、Na+等离子存在时，其溶解度会大大提高。二是存在碱的中和。“碳化”是中和的最常见现象，大气中的CO2与水泥中的Ca(OH)2发生化学反应，会生成中性盐，此外，工业大气、产盐污水，加之卤水本来就都呈弱酸性，因此，因设备跑冒滴漏，含盐水溶液可直接中和混凝土中的碱，并同时破坏水泥中的其他成分。在各种形式的中和作用下，会使混凝土不能长期保持其高碱度，也就不能保证建筑物中的钢筋不被锈蚀。因此，混凝土的碱度降低，是影响制盐企业建筑物使用寿命的重要因素之一。

Cl-对钢筋的腐蚀作用。Cl-随溶液渗入混凝土内，超过临界值，就会引起混凝土中的钢筋锈蚀。Cl-对钢筋锈蚀的主要作用是：一是局部酸化作用破坏钝化膜。含盐水溶液中的Cl-到达钢筋表面吸附于钝化膜位置时，可使该处的pH 值迅速降低。当足够量的Cl-渗透到建筑物中的钢筋表面时，混凝土内钢筋的电位—pH 值图会发生变化，腐蚀区域会扩大；当Cl-浓度达到足够大时，可使钝化区消失，使钢筋处于被腐蚀状态。二是形成“腐蚀电池”。Cl-对钢筋表面的钝化膜首先发生局部破坏，使这些部位裸露出金属铁，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差，形成“腐蚀电池”。这种小阳极、大阴极的腐蚀电池，会使锈蚀迅速发展。三是Cl-的阳极去极化作用。在氯离子的作用下，腐蚀电池的阳极反应产物Fe2+会被及时“搬运”走，不使其在阳极区堆积下来。以氯化物形式出现的腐蚀产物会进一步水解，释放出氯离子，这就使氯离子在钢筋腐蚀过程中本身不被消耗。这样，凡进入混凝土中的游离态的Cl-，会周而复始地发生作用，为此，氯化物侵蚀一旦发生就很难补救。四是降低混凝土电阻。进入混凝土中的游离态的Cl-及Na+等，都会参与混凝土中的离子导电，降低混凝土电阻，提高腐蚀电池的电导率，增强混凝土结构的导电性，加速对混凝土结构的腐蚀进程。同时，SO42-也会促进钢筋腐蚀。制盐企业建筑物中钢筋受到腐蚀的结果，不但降低混凝土的整体强度，而且钢筋腐蚀的产物会使钢筋的体积增大，其膨胀产生的应力会促使混凝土开裂。

三、制盐企业建筑物的腐蚀防护与修复

设计、施工阶段加强对腐蚀的防护。在制盐企业建筑物的设计与施工过程中，要最大限度地提高混凝土本身的低渗透性，并在生产运行中保持低渗透性，这是保持制盐企业建筑物结构耐久性的最基本措施。主要应考虑以下两点：一是设计方面的措施：结构选型和设计时，应注意尽量控制混凝土表面、接缝和密封处积水，尽量减少受潮和溅湿的表面积，提前预计到可能会造成严重腐蚀的结构应便于检测、维修和更换。掺加钢筋阻锈剂，如亚硝酸钙等。选用高性能水泥。如双掺高性能水泥、抗硫酸盐的硅酸盐水泥等。混凝土的表面处理。在构件表面用防腐涂料覆盖、加覆盖层或采用防渗透控制模板。二是施工中注意的措施：严格控制材料质量和施工质量。控制施工用水的含盐总量，防止盐分的早期掺入。控制水灰比。有充分的湿养护时间。

建筑物腐蚀早期的维修。维修腐蚀结构的时机选择非常重要，在建筑物腐蚀早期进行维护和修复，其成效是明显的。建筑物早期的腐蚀主要表现在对混凝土的腐蚀上。在刚刚发生轻微腐蚀时，可清除已被腐蚀的混凝土，用密实混凝土或沙浆修补。注意宜选用高性能水泥，表面加涂层防护；若周边环境中盐的腐蚀情况比较严重，应采用强化措施，即使用含水泥聚合物的沙浆或混凝土修补，或使用全树脂沙浆和水泥修补，然后在外部用树脂纤维等材料保护，或在外部用板、砖等做好防护。

建构物腐蚀严重时的维修。如果建筑物的混凝土被腐蚀后未能及时得到修复，就会继续加重，诱发钢筋受到腐蚀。主要特征是建筑结构出现顺筋锈胀裂缝。对钢筋腐蚀的维修，首先要分析含盐水溶液对结构腐蚀所达到的程度，只要对整体结构的强度影响不是很大，可以通过局部或部分修复的方式恢复其结构性能。最常用的方法是采用挖补修复后加密封涂层的方案，必要时对结构梁柱进行大面积加固。其修补方法为：先对原有结构的表面进行处理，把表面的灰层铲除，包括已开裂或松动部分要全部铲除掉，对混凝土表面的缺陷清理至密实部位并将表面凿成麻坑状。再打掉梁或柱的棱角，清除混凝土表面的浮块、碎渣、粉末，用高压水冲洗干净，如结构表面处有积水，应提前吸干或烘干，然后对锈蚀的钢筋表面进行除锈处理，再用环氧结构胶涂覆。为加强新、旧混凝土的整体结合，在原有混凝土结合面上至少涂刷两层水泥浆。如果腐蚀严重需要大面积加固，则需要重新植入钢筋并将新旧钢筋焊接。焊接时应采取减少焊接附加应力的措施，焊缝要饱满，尽量减少或避免对受力钢筋的损伤，最后立好模板，浇筑混凝土并捣实。为保证新浇混凝土的强度及新旧结合面的黏结程度，需控制新浇混凝土的水灰比和坍塌度，在浇筑加固混凝土十二小时内开始饱水养护两周左右，期间可用麻袋等覆盖在加固混凝土表面，定时浇水，养护期过后再及时进行防腐处理。

总之，在制盐企业生产过程中，控制含盐水溶液浸入建构筑物，是避免腐蚀和搞好防护与维修的关键。因此，制盐企业在设计、建设、生产和日常维修中，应尽量降低混凝土的渗透性，减少含盐水溶液在混凝土表面的长时间积聚和存留，特别是在腐蚀发生的早期，要注重加强维护，及时及早修复，才能保护建筑物的耐久性，确保制盐企业的生产安全和高质量发展！