混凝土中氯離子的危害及預(yù)防措施

1、混凝土中氯離子的危害及預(yù)防措施我國(guó)新水泥標(biāo)準(zhǔn)中增加氯離子檢驗(yàn)人手，分析了混凝土中氯離子的來(lái)源和帶來(lái)途徑。指出了氯離子對(duì)混凝土的影響和危害，提出了怎樣才能避免混凝土中氯離子超標(biāo)的幾個(gè)措施，最后說(shuō)明了有關(guān)各行業(yè)應(yīng)研究怎樣才能使混凝土中氯離子的含量最少。這應(yīng)是有關(guān)的技術(shù)T作者的一種責(zé)任。引言通用硅酸鹽水泥報(bào)批稿，在2006年9月就已完成，隨后經(jīng)過(guò)若干次的建材生產(chǎn)與建一E使用的協(xié)商討論，終于2007年底發(fā)布，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1752007通用硅酸鹽水泥于2008年6月1日實(shí)施，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正式實(shí)施，是我國(guó)水泥行業(yè)的大事，也是建筑施工行業(yè)的大事，它涉及到水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通、應(yīng)用、科研與設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。尤其

2、是水泥生產(chǎn)企業(yè)，無(wú)論是產(chǎn)品品種的確定、配料方案的設(shè)計(jì)、化學(xué)分析及物理檢驗(yàn)儀器設(shè)備的購(gòu)置、校驗(yàn)、使用，還是生產(chǎn)工藝過(guò)程中的技術(shù)參數(shù)調(diào)整與控制，都必須進(jìn)行必要的變更與適應(yīng)，只有這樣才可能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，保證新標(biāo)準(zhǔn)的正常平穩(wěn)過(guò)渡。早在2002年4月1日，國(guó)家建沒部和同家質(zhì)檢總局就聯(lián)合發(fā)布實(shí)施了GB 50010-2002(混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，其34耐久性規(guī)定的章節(jié)中，就對(duì)混凝土中最大氯離子的含量作了具體的規(guī)定；2004年l2月1日，兩部局又聯(lián)合發(fā)布實(shí)施了GBT 50344-2004建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的附錄C，對(duì)混凝土中氯離子的含量測(cè)定方法作了規(guī)范；2006年6月1日國(guó)家建設(shè)部發(fā)布實(shí)施了J

3、GJ 52-2006(普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在3110條中對(duì)混凝土用砂的氯離子含量也作了規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的配套實(shí)施，必將對(duì)水泥的生產(chǎn)、使用和建設(shè)工程的質(zhì)量提高起到積極的推動(dòng)和保證作用。1 混凝土中氯離子的來(lái)源11 水泥中的氯離子氯鹽是廉價(jià)而易得的丁業(yè)原料，它在水泥生產(chǎn)中具有明顯的經(jīng)濟(jì)值。它可以作為熟料煅燒的礦化劑，能夠降低燒成溫度，有利于節(jié)能高產(chǎn)；它也是有效的水泥早強(qiáng)劑，不僅使水泥3 d強(qiáng)度提高50以上，而且可以降低混凝土中水的冰點(diǎn)溫度，防止混凝土早期受凍。氯離子的來(lái)源主要是原料、燃料、混合材料和外加劑，但由于熟料煅燒過(guò)程中，氯離子大部分在高溫下?lián)]發(fā)而排出窯外，殘留

4、在熟料中的氯離子含培極少。如果水泥中的氯離子含量過(guò)高，其主要原岡是摻加了混合材料和外加劑(如：工業(yè)廢渣、助磨劑等)。因此，在我國(guó)水泥新標(biāo)準(zhǔn)中增加了“水泥生產(chǎn)中允許加入05的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須O06”的要求，這主要是為了保證水泥不對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生過(guò)多負(fù)面影響。12砂子中的氯離子在天然砂中，特別是天然海砂中，因?yàn)楹Ｋ新入x子較高，使得海砂的表面吸附的氯離子也比較多，導(dǎo)致海砂中氯離子的含量較大，如果不加處理用在混凝土中，將會(huì)使混凝土中的氯離子含垣增多。13水中的氯離子在混凝土拌制中，水是不可缺少的原材料之一。如果用飲用的自來(lái)水拌制，一般來(lái)說(shuō)是沒有問(wèn)題的，如果是地表水、地下水、再生水、混凝

5、土企業(yè)設(shè)備洗刷水和海水，這時(shí)就應(yīng)該考慮和測(cè)定其中的氯離子含量，最后確定水源是否能用，否則，有可能給混凝土帶來(lái)氯離子的超標(biāo)。14外加劑中的氯離子在混凝土外加劑中，特別是早強(qiáng)劑、防凍劑、防水劑這類外加劑，它們都含有以氯鹽為早強(qiáng)、防凍、防水的組分，在使用這些外加劑時(shí)。如果只考慮混凝土的使用功能，而不嚴(yán)格控制摻量，就可能致使混凝土中氯離子含量超標(biāo)。2 氯離子對(duì)混凝土質(zhì)量的影響21鋼筋腐蝕，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量下降氯離子對(duì)混凝土中鋼筋的銹蝕是對(duì)混凝土最大的破壞和負(fù)面影響。鋼筋的腐蝕分為濕腐蝕和干腐蝕兩種。鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的銹蝕是在有水分子參與的條件下發(fā)生的腐蝕，屬濕腐蝕。鋼筋的銹蝕過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

6、使鋼筋表面的鐵不斷失去電子而溶于水，從而逐漸被腐蝕；與此同時(shí)，在鋼筋表面形成紅鐵銹，體積膨脹數(shù)倍，引起混凝土結(jié)構(gòu)開裂。水泥在沒有Cl_或Cl一含量極低的情況下，由于水泥混凝土堿性很強(qiáng)，pH值較高，保護(hù)著鋼筋表面鈍化膜使銹蝕難以深入，氯離子在鋼筋混凝土中的有害作用是破壞鋼筋鈍化膜，加速銹蝕反應(yīng)。當(dāng)鋼筋表面存在CI-、0：和H20的情況下，在鋼筋的不同部位發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)：Fe+2CI-FeCl2+2e-+Fe斗+2C1+2e02+2H20+4e-珥OH-進(jìn)入水中的Fe抖與OH作用生成Fe(OH)：，在一定的H20和0：條件下?？蛇M(jìn)一步生成Fe(oH)，產(chǎn)生膨脹，破壞混凝土。20世紀(jì)50年代，我

7、國(guó)北方和某些國(guó)家(尤其是前蘇聯(lián))，為使冬季施工方便，曾普遍使用氯化鈣等氯鹽作混凝土早強(qiáng)(防凍、防水)劑，致使大量建筑因鋼筋嚴(yán)重銹蝕而過(guò)早破壞，付出了昂貴代價(jià)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 8076-1997(混凝土外加劑和GB 501 19-_2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范都規(guī)定了早強(qiáng)劑、防凍劑、防水劑等外加劑中氯離子的限量和混凝土中的限量，或者通過(guò)試驗(yàn)證明氯離子超過(guò)一定的限量對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外鋼筋混凝土工程施工原則上不提倡使用氯鹽早強(qiáng)(或防凍、防水)劑；即使摻用氯鹽，我國(guó)規(guī)定一般鋼筋混凝土工程中氯離子的含量不得大于水泥用量10(港T鋼筋混凝土中不得大于水泥垂量的01)，并需對(duì)鋼筋作防銹處理，將混凝土

8、振搗密實(shí)。而且有些混凝土工程是禁止或不提倡使用氯鹽早強(qiáng)(或防凍、防水)劑。如：在高濕度空氣環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)；露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu)或處于水位升降部位的結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；需蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件或使用過(guò)程經(jīng)常處于60以上的結(jié)構(gòu)；與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu)，以及與酸堿或S042-等侵蝕性介質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu)和其他工程。22降低抗化學(xué)侵蝕、耐磨性和強(qiáng)度當(dāng)混凝土中氯離子較大時(shí)，會(huì)降低混凝土抗化學(xué)侵蝕性和耐磨性以及抗折強(qiáng)度。其破壞機(jī)理也是因?yàn)槁入x子對(duì)鋼筋的銹蝕，致使混凝土膨脹、疏松，從而導(dǎo)致混凝土抗化學(xué)侵蝕、耐磨性和強(qiáng)度的下降。23影響混凝土的耐久性近10年來(lái)，含氯環(huán)境下混凝土中的鋼筋腐蝕已逐漸成為

9、國(guó)內(nèi)外耐久性研究的重點(diǎn)。與碳化引起的鋼筋腐蝕相比，氯離子引起的鋼筋腐蝕一旦發(fā)生，在較短的時(shí)間內(nèi)即可對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。因此，通常將鋼筋開始腐蝕時(shí)間作為構(gòu)件耐_久性壽命的終結(jié)。含氯環(huán)境下混凝土中鋼筋開始腐蝕時(shí)間不僅與混凝土中氯離子的滲透過(guò)程有關(guān)，還與臨界氯離子濃度有關(guān)，所以現(xiàn)在的混凝土規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)氯離子的濃度作了限制。3 怎樣保證混凝土中的氯離子不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的要求31 水泥企業(yè)要嚴(yán)格按照GB 175_2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)水泥企業(yè)全面控制各品種水泥中的氯離子含量，是在履行一種社會(huì)的責(zé)任，也是避免鋼筋銹蝕和混凝土開裂的最有效方法之一。為了更好地過(guò)渡和適應(yīng)新的水泥標(biāo)準(zhǔn)的要求，水泥企業(yè)應(yīng)

10、該積極主動(dòng)地做好以下工作。(1)深入學(xué)習(xí)新標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定和培訓(xùn)有關(guān)測(cè)試技能。水泥新標(biāo)準(zhǔn)是將原來(lái)的六大通用水泥的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)(GB 175、GB 1344、GB 12958)整合修訂為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：GB 1 752007通用硅酸鹽水泥，其中更新的內(nèi)容很多，需要水泥丁作者認(rèn)真地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)，以便順利地貫徹實(shí)施。尤其是新標(biāo)準(zhǔn)中增加了氯離子限量的要求，需要企業(yè)盡快購(gòu)置標(biāo)準(zhǔn)指定的水泥氯離子測(cè)定儀，化驗(yàn)室工作人員要進(jìn)行成分測(cè)定、儀器使用維護(hù)及校準(zhǔn)知識(shí)和技能的培訓(xùn)。(2)認(rèn)真分析掌握原材料、混合材料、熟料及水泥中氯離子含量。及時(shí)調(diào)整配科方案及有關(guān)T藝參數(shù)。由于我國(guó)地域遼闊，各水泥廠使用的原、燃、材料差異很大，不同地區(qū)

11、氯離子的來(lái)源不同，以前的水泥標(biāo)準(zhǔn)中又沒有檢測(cè)氯離子的要求，因此，首先要摸清本地的資源情況和本企業(yè)的熟料及水泥產(chǎn)品中氯離子含量的情況。然后，再調(diào)整配料方案及有關(guān)T藝參數(shù)。(3)考慮水泥在混凝土中的應(yīng)用性能，正確的選用水泥助磨劑。水泥粉磨工藝電耗占水泥生產(chǎn)總電耗的70以上，而粉磨工藝中的能耗大部分轉(zhuǎn)化為熱能，因此，粉磨丁藝的節(jié)能增效，越來(lái)越重要。目前解決磨機(jī)節(jié)能的方法中，水泥助磨劑是有效途徑之一。GB 1752007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，會(huì)使目前市場(chǎng)上相當(dāng)數(shù)量的助磨劑不能在水泥生產(chǎn)中使用。水泥企業(yè)要以混凝土T程質(zhì)量為重，使用真正能為水泥粉磨生產(chǎn)節(jié)能降耗、又不影響水泥質(zhì)量的高效助磨劑。從20

12、05年開始，國(guó)內(nèi)許多有研究實(shí)力和科技支持的外加劑生產(chǎn)企業(yè)，提前進(jìn)行了適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的助磨劑研發(fā)工作。一方面將粉體助磨劑改為液體助磨劑，另一方面將氯離子含量由少量(10)降低到微量(1)；與此同時(shí)，助磨劑的用量由原來(lái)的04加8，減少到01-432。真正帶入水泥中的氯離子不超過(guò)001，試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥球磨機(jī)增產(chǎn)810，節(jié)電5lO。32混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)要嚴(yán)格按照GB 80761997混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)要嚴(yán)格按照國(guó)家現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)合格的產(chǎn)品；建筑施工企業(yè)要按照現(xiàn)行的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范正確使用，只有這樣才可以在混凝土外加劑的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)不出問(wèn)題，從而為保證混凝土質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。

13、33建筑企業(yè)要正確選用符合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土原材料對(duì)混凝土原材料除水泥和外加劑外，在使用前要對(duì)砂子、水等原材料進(jìn)行分析試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用，且不可不經(jīng)檢驗(yàn)盲目使用。34摻加高質(zhì)量的工業(yè)廢渣水泥工業(yè)每年消納全國(guó)幾乎一半以上的下業(yè)廢渣，為落實(shí)科學(xué)的發(fā)展觀和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。新標(biāo)準(zhǔn)中將水泥中的氯離子含量規(guī)定小于O06，同時(shí)考慮到鼓勵(lì)再生資源(工業(yè)廢渣)綜合利用的情況，加注說(shuō)明“當(dāng)有特殊要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定”，這是在確保混凝土耐久性的前提下，給廢棄物的再利用，保留了一定的空間。在混凝土中摻人高品質(zhì)的粉煤灰或?；郀t礦渣粉，不僅能改變混凝土的和易性，提高昆凝土的流動(dòng)性和可泵性，同時(shí)也能夠提高混凝土的后期強(qiáng)度和密實(shí)度，從而提高混凝土抗?jié)B性；另外，高品位工業(yè)廢渣的加入，還能夠吸附、中和、“稀釋”氯離子的濃度，也能延緩氯離子對(duì)鋼筋銹蝕的速度，從而延長(zhǎng)了混凝土的壽命。4 結(jié)語(yǔ)混凝土中的氯