硫酸盐作用与侵蚀

硫酸盐作用与侵蚀

目前我国很多混凝土建筑物处于硫酸盐侵蚀环境中,建筑物面临的腐蚀环境较为严峻,处于自然腐蚀环境和人为腐蚀环境的双重危害作用下,而且人为腐蚀环境和自然腐蚀环境结合产生叠加效应,加剧了建筑结构件的腐蚀程度。土壤、地表和地下水中,不可避免地会存在直接或者间接的硫酸盐侵蚀介质,如SO1-、CO1-、HCO3、Na+、Mg2+、K+、NH+等,建筑物的地下、地表部分长期处于侵蚀介质作用下,产生膨胀、开裂、剥落等现象,逐渐表现为质量损失、力学性能劣化,最终导致混凝土强度和黏性丧失,导致结构或者构件的破坏,严重影响建筑物的耐久性。我国沿海地区混凝土结构物主要受氯化物和硫酸盐侵蚀,导致混凝土保护层破坏,造成钢筋与地下水中的离子直接接触发生电化学反应使钢筋截面变小,结构承载力下降,建筑物使用寿命降低。沿海地区土壤中CI-的含量最高达到土壤重量的2.62%,SO{含量占土壤重量的0.28%~0.42%,还含有大量的碳酸盐和镁盐等强腐蚀性介质,土壤pH值一般为7.5~8.5.新疆、青海、甘肃、内蒙古等地区的土壤易溶盐含量高达50%~60%,土壤中的含量最高达到占土壤重量的1.43%;CI-的含量达到0.82%~24.6%;Mg2+的含量最高达到0.62%,土壤pH值大都在8.0~9.5。此种土壤对混凝土材料产生极严重的膨胀性腐蚀破坏,属强腐蚀或极强度土壤。南方土壤pH值一般在4.0~6.5,SO1-含量占土壤重量的0.08%~0.22%,C1-的含量占土壤重量的0.012%~0.12%。

近年来,在铁路、公路、矿山、海港以及机场等工程中都发现硫酸盐侵蚀的问题,有的已经危及到工程的安全运营,严重的甚至导致混凝土构筑物结构的破坏,使建筑物在没有达到其预期的设计使用寿命就过早发生破坏,造成人力和财力的极大浪费,如青海的一些人防工程,青海盐湖区的公路工程,成昆铁路线上的隧道工程,枝柳铁路工程。对于一些跨区域的重大工程,如西气东输、西电东输、青藏铁路、南水北调等,硫酸盐侵蚀将是影响其耐久性的一个重要问题。因此混凝土硫酸盐侵蚀问题越来越受到广大科研工作者和工程技术人员的普遍重视。

根据硫酸盐侵蚀环境、侵蚀机理,按照腐蚀产物稳定存在的碱性条件(pH值)将水泥基材料硫酸盐侵蚀划分为5种类型:钙砚石型、石膏型镁硫型、碳硫硅酸钙型、盐类析晶型。

 

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