CM型混凝土防腐劑在防腐蝕混凝土和樁基混凝土工程中的應(yīng)用

CM型混凝土防腐劑在防腐蝕混凝土和樁基混凝土工程中的應(yīng)用（中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院 岳云德 唐山市豐潤(rùn)區(qū)建鑫建材有限公司 劉伯林）1 概況早在1892年Michaelis就提出水泥混凝土受硫酸鹽侵蝕形成“水泥桿菌”造成混凝土破壞以來(lái)，人們還不斷發(fā)現(xiàn)CI1-、HCO31-、CO2、NH41+、Mg2+，及其他鹽類(lèi)、泛酸類(lèi)、可溶巖等的地下水、地表水、海水、污水和含鹽土壤等，都對(duì)水泥混凝土有著不同程度的腐蝕用作，結(jié)果使水泥混凝土產(chǎn)生“水泥桿菌”或者“癌癥”。他們嚴(yán)重地影響了混凝土的耐久性。針對(duì)工程的調(diào)研情況如青海鉻鹽廠、中泉電力提灌工程二泵站、六泵站、九泵站、白銀工農(nóng)渠電力提灌工程九泵站、三泵站、四泵站，劉川電力提灌工程一泵站、二泵站都是受地下水硫酸鹽氯鹽型侵蝕，基礎(chǔ)混凝土受侵蝕變形引起胸墻、屋頂開(kāi)裂，傾斜，建起三、五年后腐蝕嚴(yán)重，危及安全而停產(chǎn)、被撤除、重建。天津大港電廠、青海省朝陽(yáng)水電站、景泰川電力提灌工程等混凝土侵蝕嚴(yán)重，經(jīng)大修、多次維修投入很大人力物力。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院l986年立項(xiàng)研究。在總結(jié)我院這方面長(zhǎng)期以來(lái)的研究經(jīng)驗(yàn)，以及國(guó)外這方面的研究情況，水泥或改性水泥混凝土達(dá)不到應(yīng)有的效果，為此開(kāi)展了環(huán)境侵蝕條件下外加劑對(duì)混凝土耐久性，及其性能的影響的研究，以混凝土摻用外加劑的方式來(lái)解決這些侵蝕性物質(zhì)對(duì)混凝土腐蝕的問(wèn)題。由于該研究課題屬于耐久性材料，通過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用，取得了成果。該研究項(xiàng)目通過(guò)了行業(yè)部級(jí)技術(shù)鑒定，建設(shè)部科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，獲中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明三等獎(jiǎng)，并制定出了JC/T 1011-2006混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范對(duì)混凝土和鋼筋混凝土腐蝕性的評(píng)價(jià)，確定存在環(huán)境侵蝕性物質(zhì)對(duì)混凝土及鋼筋混凝土的腐蝕(如環(huán)境類(lèi)型類(lèi)，SO42-含量大于1500 mg/L為強(qiáng)腐蝕等級(jí))，按GB 50046-2008工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范防腐蝕混凝土的要求，屬于環(huán)境侵蝕性物質(zhì)作用條件下的特殊混凝土，為耐腐蝕或者防腐蝕混凝土，需要重點(diǎn)防護(hù)。在工程水、土中硫酸根離子含量SO42-8818.2 mg/L 、17510.4 mg/L為超強(qiáng)腐蝕，氯離子含量592.8mg/L 、Cl1-34206.1 mg/L (長(zhǎng)期浸水）對(duì)混凝土中鋼筋為弱腐蝕，其腐蝕主要為硫酸根離子的超強(qiáng)腐蝕，對(duì)混凝土或混凝土結(jié)構(gòu)可造成破壞性危害；Cl1-含量大于5000 mg/L干濕交替時(shí)對(duì)混凝土中鋼筋為強(qiáng)腐蝕等級(jí)，其腐蝕為硫酸根離子的超強(qiáng)腐蝕和氯離子的強(qiáng)腐蝕，硫酸根離子對(duì)混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)可造成破壞性危害，氯離子對(duì)混凝土中的鋼筋可造成銹蝕的危害。在這些工程中采用了鈞牌CM型混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑(簡(jiǎn)稱(chēng)CM型混凝土防腐劑)、普通硅酸鹽水泥等材料制備防腐蝕混凝土，用于現(xiàn)澆混凝土和混凝土樁基工程。2 防腐蝕混凝土技術(shù)措施21 材料選材對(duì)防腐蝕混凝土致關(guān)重要，只有相應(yīng)的材料才可能實(shí)現(xiàn)防腐蝕混凝土的質(zhì)量要求，對(duì)材料的基本性能分析如下：2.1.1 水泥 有關(guān)國(guó)家水泥的抗硫酸鹽侵蝕性指標(biāo)要求 表 1國(guó)別標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)允許 SO42- 濃度 mg/L硅酸鹽水泥礦渣水泥火山灰質(zhì)水泥德國(guó)TGL11357侵蝕水中混凝土的標(biāo)準(zhǔn)200-250200-250200-250捷克CSN73-20環(huán)境水分類(lèi)的侵蝕標(biāo)準(zhǔn)80-250250-600500-800前蘇聯(lián)H114-54環(huán)境水侵蝕特征與標(biāo)準(zhǔn)250-450250-450250-450注：德國(guó)：礦渣水泥CEM/B-S礦渣含量35%，CEM /A礦渣含量65%，CEM /B礦渣含量80%；火山灰質(zhì)水泥火山灰貢材料含量35%，火山灰貢材料含量55%。前蘇聯(lián)（俄聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)）：礦渣水泥的礦渣含量80%；火山灰質(zhì)水泥的礦渣含量20%，沉積巖含量10%，其他材料含量15%。我國(guó)的水泥、礦物摻合料的抗硫酸鹽侵蝕性指標(biāo)表 2。 我國(guó)水泥的抗硫酸鹽侵蝕性指標(biāo)要求 表 2水泥品種通用水泥(硅酸鹽、普通、礦渣、粉煤灰、火山灰水泥)中抗硫酸鹽水泥高抗硫酸鹽水泥允許SO42-濃度mg/L 250純硫酸鹽 2500純硫酸鹽 8000根據(jù)朝陽(yáng)水電站、成昆鐵路、天津大港電廠的使用情況，比通用水泥好，但仍耐久性不太好，實(shí)際比8000 mg/L SO42-指標(biāo)低。注：抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：分中抗硫酸鹽水泥PMSR、高抗硫酸鹽水泥PHSR，為不加混合材水泥，早期強(qiáng)度較低。硅酸鹽水泥PI：不摻混合材料，P：礦渣含量5%或石灰石含量5%。普通硅酸鹽水泥PO：混合材料含量20%（礦渣、火山灰、粉煤灰均可）。礦渣硅酸鹽水泥PSA：礦渣含量50%，PSB：礦渣含量70%，允許不超過(guò)水泥質(zhì)量8%的其他活混合材代替?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥PP：火山灰質(zhì)材料含量40%。粉煤灰硅酸鹽水泥PF：粉煤灰含量40%。通用水泥（硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等）可用于SO42-含量不大于250 mg/L的液體介質(zhì)的侵蝕。中抗硫酸鹽水泥、高抗硫酸鹽水泥不適宜在SO42-侵蝕的同時(shí)存在Cl1-腐蝕條件下的工程。因抗硫酸鹽水泥的混凝土密實(shí)性差，可引起鋼筋的銹蝕。在JTJ275-2000海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中未采用中抗硫酸鹽水泥、高抗硫酸鹽水泥。2.1.2 摻和料根據(jù)對(duì)23種粒化高爐礦渣，礦渣摻量40%的46組礦渣水泥的抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)，只有12組礦渣的水泥在SO42- 250mg/L時(shí)KC6大于0.80(SO42- 小于500mg/L為87%，其中只6組在500mg/L時(shí)KC6大于0.80)。礦渣的抗硫酸鹽侵蝕性指標(biāo)仍以不大于250mg/L為依據(jù)。20種火山灰(粉煤灰、凝灰?guī)r、硅藻土等)摻量30%和45%的水泥抗硫酸鹽侵蝕性，部分能抵抗SO42- 250mg/L的侵蝕，部分能抵抗500mg/L SO42-的侵蝕。所以，一般火山灰摻合料能抵抗SO42-不大于250mg/L的侵蝕，好的火山灰摻和料(必須有長(zhǎng)期的試驗(yàn)和驗(yàn)證結(jié)果)在適宜的摻量下水泥可用于SO42-含量不大于500 mg/L的液體介質(zhì)的侵蝕；目前，摻和料的抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕性尚無(wú)材料標(biāo)準(zhǔn)和要求。2.1.3 在SO42-侵蝕，并存在Cl1-腐蝕的條件下，以前的措施有采用抗硫酸鹽水泥和摻加鋼筋阻銹劑（針對(duì)鋼筋而言）制備防腐蝕混凝土，即防止混凝土腐蝕和混凝土中鋼筋的銹蝕。由于以亞硝酸鹽組成的鋼筋阻銹劑，在侵蝕水環(huán)境中產(chǎn)生浸析作用引起混凝土質(zhì)量的退化，并在氯離子濃度大到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部腐蝕和加速腐蝕，因此，在GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 50046-2008工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范4.9.5“在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁中，不得采用亞硝酸鹽類(lèi)阻銹劑”而受到限制。2.1.4 鈞牌CM型混凝土防腐劑以CM型混凝土防腐劑的試驗(yàn)研究、科研成果制定的JC/T 1011-2006混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑標(biāo)準(zhǔn)，CM型混凝土防腐劑符合JC/T 1011-2006標(biāo)準(zhǔn)。CM型混凝土防腐劑可用于SO42-含量不大于25000 mg/L的液體介質(zhì)的侵蝕，適應(yīng)于中、強(qiáng)或超強(qiáng)腐蝕等級(jí)條件下的工程；還適應(yīng)于SO42-超強(qiáng)腐蝕，同時(shí)存在Cl1-含量不大于70000 mg/L強(qiáng)腐蝕條件下的工程，防止硫酸鹽、氯鹽等對(duì)混凝土和混凝土中鋼筋的腐蝕。2. 2 膠凝材料的耐久性2.2.1 抗蝕性能不摻和摻CM型防腐劑，按GB 2420標(biāo)準(zhǔn)(按該方法養(yǎng)護(hù)或長(zhǎng)齡期的室溫養(yǎng)護(hù)) 方法試驗(yàn)。在侵蝕介質(zhì)二倍鹽海水（SO4-2 5523mg/l、Cl-1 40566mg/l、 Mg+2 2398mg/l，CO3-2 240mg/l），試體經(jīng)28天、3月、6月、9月、1年、2年、3年侵蝕的抗蝕系數(shù)見(jiàn)圖1。摻12%CM型防腐劑的普通水泥試體抗蝕系數(shù)(K)，各齡期的(K值)均為1.0左右。不摻的硅酸鹽水泥的抗蝕系數(shù)三年(k值)為0.21、普通水泥三年的抗蝕系數(shù)(K值) 為0.55，抗硫酸鹽水泥三年(K值)為0.65、礦渣水泥(水泥中含30%高鋁的礦渣)一年的(k值)為0.20?？刮g系數(shù) (k)圖1 在二倍鹽海水中各齡期的抗蝕系數(shù)(K)注：1.12%CM型防腐劑+普通水泥1；2.12CM型防腐劑+普通水泥2；3.12CM型防腐劑+普通水泥3(普通水泥1、2、3為鋁酸三鈣相差1.5%)；4.抗硫酸鹽水泥；5.普通水泥；6.硅酸鹽水泥；7.礦渣水泥。在5Na2SO4(SO4-2 33811mg/l)溶液中試體經(jīng)28天、3月、6月、9月、1年、2年、3年侵蝕的抗蝕系數(shù)見(jiàn)圖2。摻CM型防腐劑的普通水泥各期齡的抗蝕系數(shù)(K)均在1.0左右?？沽蛩猁}水泥三年的抗蝕系數(shù)(K)為0.70，普通水泥(K)為0.66，硅酸鹽水泥(K)為0.44，礦渣水泥(水泥中摻30%的高鋁質(zhì)礦渣)三年(K)為0.20。抗蝕系數(shù) (k)圖2 5Na2SO2水溶液侵蝕下各齡期的抗蝕系數(shù) 注：1.12% CM型防腐劑+普通水泥1；2.12CM型防腐劑+普通水泥2；3.12CM型防腐劑+普通水泥3；4.抗硫酸鹽水泥；5.普通水泥；6.硅酸鹽水泥；7.礦渣水泥。2.2.2 化學(xué)穩(wěn)定性圖3，普通水泥、摻CM型防腐劑的普通水泥1:2.5膠砂1cm1cm6cm試體，分別在淡水和海水中浸泡到不同齡期，經(jīng)粉磨后化學(xué)分析，以淡水中養(yǎng)護(hù)28天為基準(zhǔn)，在海水中侵蝕28天、90天、180天、270天、365天的CaO的浸析見(jiàn)圖3a、硫酸根(以SO3計(jì))侵入圖3b 和Cl-的侵入圖3c；分析結(jié)果說(shuō)明，普通水泥中CaO的溶出量較多，一年時(shí)CaO溶出的相對(duì)含量減少了11.16，侵蝕后SO3的相對(duì)含量增加了3.18%，Cl-的相對(duì)含量增加了1.53%，嚴(yán)重地改變了膠凝材料的組成，引起膠凝材料功能的退化。摻12CM型防腐劑的普通水泥試體，在同條件下侵蝕后，CaO、SO3、Cl-的含量與淡水中養(yǎng)護(hù)相當(dāng)，Cl-的含量也較低，說(shuō)明摻CM型防腐劑的水泥膠凝材料的組成基本沒(méi)有變化，膠凝CaO相對(duì)含量 %材料的化SO3相對(duì)含量 %學(xué)穩(wěn)定性好。圖3b 不同齡期SO3含量的變化圖3a 不同齡期CaO含量的變化Cl-相對(duì)含量 %圖3c 不同齡期Cl-的含量的變化圖3 不摻和摻CM型防腐劑的水泥砂漿試體在海水中侵蝕后水泥的化學(xué)成分析摻CM型防腐劑的膠凝材料的化學(xué)組成穩(wěn)定，有效的阻止了膠凝組成中物質(zhì)的擴(kuò)散，侵蝕性物質(zhì)（SO42-、Cl-、O2等）的滲入，其溶解速度常數(shù)式表示為，摻CM型防腐劑后明顯地看出值的穩(wěn)定。式中：-溶解速度常數(shù)；-在時(shí)間鈣從試體中溶出的總量；-試體的表面積；-飽和溶液的濃度；- 溶液在時(shí)間的濃度。2.2.3 水泥石孔結(jié)構(gòu)摻和不摻CM型防腐劑的普通水泥試體孔結(jié)構(gòu)、分布、孔隙率測(cè)試表3，摻10CM型防腐劑的水泥試體總孔隙3天、7天、28天分別為0.1039meg、0.1020meg、0.0787meg，總孔隙比同齡期不摻的普通水泥分別降低了27.24、24.22和18.87，孔峰位3天、7天、28天分別為250 、145 、95 ，均比不摻的普通水泥孔峰491 、431 、350 有顯著變化，孔徑峰值成倍減??；孔徑1000500 少，10037.5 細(xì)凝膠孔多，明顯改變孔分布狀況，對(duì)提高抗侵蝕、抗?jié)B、護(hù)筋和防止鋼筋銹蝕等耐久性會(huì)有著突出的作用。 摻和不摻CM型防腐劑的普通水泥石的孔結(jié)構(gòu)、分布、孔隙率 表 3名 稱(chēng)齡期d總孔隙率ml/g孔徑分布 100050010037.5孔隙率降低孔峰值ml/g%ml/g%普通水泥摻10%CM型防腐劑30.10390.01101.060.024523.5827.2425070.10200.00080.780.045244.3124.22145280.07870.00010.130.038849.3018.8795普通水泥30.14280.040638.430.019713.8049170.13460.039629.240.019114.19431280.09700.00313.200.015415.883502.2.4、膨脹性能不同水泥和摻CM型防腐劑的水泥凈漿25mm25mm280mm試體，在不同介質(zhì)中的自由膨脹率，以侵蝕介質(zhì)/淡水中試體膨脹率之比值的膨脹系數(shù)(E)見(jiàn)表4。在海水、二倍鹽海水和5%Na2SO4中浸泡試體各齡期的膨脹系數(shù)(E)可以看出，摻CM型防腐劑的水泥試體在侵蝕介質(zhì)中的膨脹系數(shù)(E)均很小，后期穩(wěn)定，而不摻的試體在海水、二倍鹽海水和5%Na2SO4中膨脹系數(shù)(E)均較大，隨侵蝕時(shí)間的延長(zhǎng)膨脹系數(shù)(E)越大。在侵蝕介質(zhì)作用下，硅酸鹽水泥膨脹系數(shù)(E)最大，試體易膨斷，脆性大。摻30%高鋁礦渣的礦渣水泥，在二倍鹽海水中三年的膨脹系數(shù)(E)大，后期仍然繼續(xù)膨脹，膨脹系數(shù)(E)大。 凈漿試體在不同介質(zhì)中的膨脹系數(shù)(E) 表4 水泥品種介 質(zhì) 膨脹系數(shù) (E)28天90天270天一年三年10年抗硫水泥+12%防腐劑2鹽海水0.961.021.070.991.061.09 C基準(zhǔn)水泥+12%防腐劑2鹽海水1.211.271.211.151.31D1.35C5%Na2SO0.990.980.980.981.01D1.01C普通水泥+12%防腐劑2鹽海水1.041.191.441.411.33D1.24C5%Na2SO1.231.031.011.031.11D1.02C抗硫水泥海水1.701.802.432.462.253.05 A2鹽海水1.532.043.072.892.643.66 A硅酸鹽水泥2鹽海水2.762.823.90斷礦渣水泥2鹽海水1.761.733.463.784.686.29 B注：A齡期為10年+240天；B齡期為10年+90天；C齡期為8年+150天。斷試體在海水中浸泡后，硅酸鹽水泥膨脹量大，試體脆性易斷。2.2.5 腐蝕應(yīng)力水泥混凝土是一非均質(zhì)體，考慮到多孔材料，外來(lái)侵蝕性物質(zhì)(SO42-、Cl-、CO2、Mg2+等)侵入在水泥石孔隙中生成鈣礬石(3Ca0A12033CaSO432H2O)，圖4、圖5為普通水泥石SEM分析，水泥石孔中早期生成少量的鈣礬石，經(jīng)長(zhǎng)期侵蝕后孔中生成密積的鈣礬石，會(huì)產(chǎn)生固相體積膨脹。侵蝕性物質(zhì)與水泥中物質(zhì)作用生成復(fù)鹽，如鈣礬石固相體積增加127%，生成水化氯鋁酸鈣（3Ca0A1203CaCl210H2O）固相體積增加117%，若形成3Ca0A1203CaCl218H2O固相體積增加172%等。圖4 在海水中侵蝕28天的SEM放大800倍孔中早期生成的鈣礬石圖5 在海水中侵蝕1年的SEM 放大1500倍孔中生成的鈣礬石復(fù)鹽的膨脹作用，可用膨脹微元分析，微孔為一厚壁園筒內(nèi)受壓應(yīng)力，圖6，孔內(nèi)生成膨脹物質(zhì)所產(chǎn)生的膨脹壓Pa，相應(yīng)外壓Pb，在孔內(nèi)壁內(nèi)徑為a，外徑為b，從園心到r的距離處，取出一個(gè)微小單元r d d r，a r b。產(chǎn)生切向拉應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力r，即為： = Pa Pb y dr b d r pb r r r d x a pa u 圖6 在膨脹壓力P作用下的應(yīng)力分析式中：m1/；-泊桑比，C-常數(shù)，E-彈性模量。用ra代人上式求得常數(shù)C后，再代入上式得：=Pa設(shè)膨脹物質(zhì)在a為半徑的孔內(nèi)緩慢膨脹時(shí)的靜壓力Pa，在t時(shí)間之后傳遞到一定距離r的膨脹壓力為Pex，若忽略壓力損失時(shí)可表示為：P=Pex 由斷裂力學(xué)分析，承內(nèi)壓園孔兩邊有可能產(chǎn)生裂紋時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子為：K1=FP式中：C、F-裂紋長(zhǎng)度和幾何因子。因此，裂紋擴(kuò)展條件：FPK1cP圖7為不同水泥和摻12%CM型防腐劑的水泥凈漿試體在海水中經(jīng)6月、9月、1年、2年、3年侵蝕的腐蝕應(yīng)力，測(cè)得的結(jié)果是硅酸鹽水泥和普通水泥的腐蝕應(yīng)力(er)最大，摻CM型防腐劑的硅酸鹽水泥各齡的腐蝕應(yīng)力最小。腐蝕應(yīng)力 er/ MPa圖7 不同水泥和摻CM型防腐劑的水泥凈漿試體隨齡期變化的腐蝕應(yīng)力注：1硅酸鹽水泥；2普通水泥；3抗硫酸鹽水泥；4硅酸鹽水泥加12%CM型防腐劑。不同水泥和摻CM型防腐劑的水泥凈漿試體在海水中不同齡期的腐蝕應(yīng)力(er)：er6ex-6e式中：ex侵蝕介質(zhì)中試體齡期的應(yīng)力(MPa)；6e淡水中試體齡期的應(yīng)力(MPa)。外來(lái)侵蝕性物質(zhì)(SO42-、Cl-、CO2、Mg2+等)侵入是會(huì)引起腐蝕應(yīng)力(6er)增大，如圖7可測(cè)量到的腐蝕應(yīng)力(er)。當(dāng)6er或P大于混凝土拉應(yīng)力時(shí)，混凝土裂紋開(kāi)始發(fā)展，結(jié)構(gòu)開(kāi)始破壞；所以，從圖7中可以看出6er，在環(huán)境侵蝕條件下，摻CM型防腐劑的水泥試體的腐蝕應(yīng)力較小，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕應(yīng)力的破壞。不摻CM型防腐劑的通用水泥混凝土，在環(huán)境侵蝕條件下，可能在某一侵蝕齡期，裂紋開(kāi)始發(fā)展，外來(lái)侵蝕性物質(zhì)(SO42-、Cl-、O2等) 進(jìn)入又更加加速了這種作用，促使混凝土的破壞，同時(shí)也使鋼筋表面的鈍化膜的破壞，造成了混凝土破壞和鋼筋銹蝕的疊加的破壞作用。2.2.6 耐久性同一普通硅酸鹽水泥不摻和摻CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂（l2）4cm4cm14cm(限制器由4mm鋼筋與兩頭鋼板焊接)試體，1991年3月21日成型試體，7天后放入5%NaSO4(SO42-33814 mg/L) 水溶液中侵蝕至1994年4月1日3年圖8、圖9，以及至2009年3月23日18年圖10檢測(cè)結(jié)果，不摻的普通硅酸鹽水泥膠砂試體(圖8，編號(hào)1 5)嚴(yán)重脹裂，已失去膠凝結(jié)構(gòu)作用，隨后潰散。摻15%CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂試體3年、18年(圖9，圖10，編號(hào)2 5)形貌完好，摻CM型混凝土防腐劑的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果耐久性提高了五倍以上。圖10 摻CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂試體在5Na2SO4水中侵蝕18年的試體形貌完好。圖9 摻CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂試體在5Na2SO4水中侵蝕3年的試體形貌完好。圖8 普通硅酸鹽水泥膠砂試體在5Na2SO4水中侵蝕3年的形貌嚴(yán)重脹裂，試體中部脹大。K1為高抗硫酸鹽水泥1991年6月20日、T1為摻50%礦渣的水泥1991年8月14日、P3為摻15%硅灰的水泥1991年8月7日、D3為摻12%CM型混凝土防腐劑的水泥，1991年3月6日1:2.5水泥膠砂1cm1cm6cm成型試體，在3Na2SO4(SO42- 20250 mg/L)水溶液中浸泡，2010年8月30日檢測(cè)，侵蝕時(shí)間19年后的試體形貌如圖11，D3摻12%CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂試體形貌完好。這些被認(rèn)為比較好的材料，如編號(hào)K1、T1、P3都裂，K1較輕，P3最為嚴(yán)重。圖11不同水泥的試體經(jīng)19年侵蝕后早已失去膠凝材料的結(jié)構(gòu)作用而開(kāi)裂，摻CM型混凝土防腐劑的耐久性最好。K1 高抗硫酸鹽水泥裂T1 50%礦渣的水泥重裂P3 85%硅酸鹽水泥+15%硅灰嚴(yán)重裂D3 88%硅酸鹽水泥+12%CM型砼防腐劑未裂，形貌完好 圖11 不同水泥和摻CM型砼防腐劑的水泥試體在3Na2SO4水中侵蝕19年的形貌2.3 防鋼筋銹蝕作用1991年3月21日，用普通硅酸鹽水泥，不摻和摻CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂4cm4cm14cm (限制器由4mm鋼筋與兩頭鋼板焊接)試體，在二倍鹽海水中浸泡，2009年3月23日將試體錘開(kāi)露出約1/2鋼筋，檢驗(yàn)鋼筋銹蝕情況，見(jiàn)圖12，摻15%CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂試體，在二倍鹽海水中侵蝕18年試體中的鋼筋無(wú)銹蝕，鋼筋表面明亮，不摻的水泥膠砂試體中的鋼筋表面銹蝕。摻15%CM型砼防腐劑的普通水泥膠砂試體中的鋼筋 無(wú)銹蝕普通水泥膠砂試體中的鋼筋銹蝕圖12 在二倍鹽海水中侵蝕18年的水泥膠砂試體中鋼筋的銹蝕情況摻15%CM型砼防腐劑的普通水泥膠砂試體中的鋼筋 無(wú)銹普通水泥膠砂試體中的鋼筋嚴(yán)重銹蝕圖13 在5%Na2SO4水中侵蝕18年的水泥膠砂試體中鋼筋的銹蝕情況1991年3月21日，用普通硅酸鹽水泥，不摻和摻CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂，分別用飲用水和人工配制海水(Cl1- 總量20283mg/L，SO42-總量2762 mg/L，Mg2+總量1199mg/L等) 作拌和用水，水灰比都為0.44攪拌水泥砂漿，4cm4cm14cm (限制器由5mm鋼筋與兩頭鋼板焊接)試體，并在二倍鹽海水中浸泡，2009年4月28日將試體錘開(kāi)露出約1/2鋼筋，檢驗(yàn)鋼筋銹蝕情況，見(jiàn)圖14，摻15%CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂，用飲用水和人工配制海水成型的試體，在二倍鹽海水中浸泡18年，試體中的鋼筋無(wú)銹蝕，鋼筋表面明亮。不摻的水泥膠砂試體中的鋼筋表面銹蝕。普通水泥膠砂用海水拌制的試體中的鋼筋 銹蝕摻15%CM型砼防腐劑的普通水泥膠砂飲用水拌制的試體中的鋼筋 無(wú)銹摻15%CM型砼防腐劑的普通水泥膠砂用海水拌制的試體中的鋼筋 無(wú)銹圖14 用海水拌制的試體，在二倍鹽海水中侵蝕18年的水泥膠砂試體中鋼筋的銹蝕情況圖15，在5%Na2SO4水中浸泡18年，對(duì)摻15%CM型混凝土防腐劑的水泥膠砂，用飲用水和人工配制海水成型的試體，檢測(cè)鋼筋無(wú)銹蝕，表面明亮。不摻的水泥膠砂試體脹裂、潰散，露出鋼筋，鋼筋嚴(yán)重銹蝕。普通水泥膠砂用海水拌制的試體中的鋼筋 銹蝕摻15%CM型砼防腐劑的水泥膠砂用飲用水拌制的試體中的鋼筋 無(wú)銹摻15%CM型砼防腐劑的水泥膠砂用海水拌制的試體中的鋼筋 無(wú)銹圖15 用海水拌制的試體，在5%Na2SO4水中侵蝕18年的水泥膠砂試體中鋼筋的銹蝕情況3 防腐蝕混凝土31 原材料和配合比為了保證防腐蝕混凝土強(qiáng)度和耐久性質(zhì)量，工作性能，原材料要求: PO 42.5 水泥（或42.5等級(jí)的硅酸鹽水泥）、CM型混凝土防腐劑、S95 級(jí)礦粉、I級(jí)粉煤灰、減水劑、中砂、碎石、自來(lái)水。在環(huán)境侵蝕性物質(zhì)作用條件下，根據(jù)腐蝕等級(jí)、強(qiáng)度等級(jí)、最小水泥用量，CM型混凝土防腐劑的摻量為水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，弱腐蝕等級(jí)為68%，中腐蝕等級(jí)為810%，強(qiáng)腐蝕等級(jí)為1012%，最大水膠比，推薦摻CM型混凝土防腐劑的樁基混凝土膠凝材料用量表5。 環(huán)境侵蝕性物質(zhì)作用條件下樁基混凝土材料 表5強(qiáng)度等級(jí)腐蝕等級(jí)最小水泥用量(kg/m3)最小CM型砼防腐劑摻量(kg/m3)膠凝材料用量(kg/m3)最大水膠比C35弱26015.63804400.45中20.80.42強(qiáng)26.00.42C40弱28016.84004600.42中22.40.40強(qiáng)28.00.40C45弱30018.04204800.40中24.00.38強(qiáng)30.00.38C50弱32019.24405000.38中25.60.36強(qiáng)32.00.36注: 輔以調(diào)凝減水劑控制水膠比,改善混凝土工作性能。用于地下、水下、大體積、墊層的防腐蝕混凝土，現(xiàn)場(chǎng)便于震搗操作部位，在摻用CM型混凝土防腐劑時(shí)可降低最小水泥用量，增加摻合料。3.2 混凝土力學(xué)和抗蝕性能摻CM型混凝土防腐劑能提高混凝土的強(qiáng)度等耐久性。根據(jù)混凝土要求和樁基的類(lèi)型、生產(chǎn)工藝的不同，混凝土的強(qiáng)度要求不同，28天強(qiáng)度C80管樁為82.087.5MPa，C50預(yù)制樁為59.863.2 MPa，C40灌注樁為4550 MPa，滿足混凝土強(qiáng)度的要求。摻CM型混凝土防腐劑的普通水泥混凝土，在不同介質(zhì)中各齡期抗壓強(qiáng)度和抗蝕性能，見(jiàn)表6混凝土試體在侵蝕溶液中浸泡的抗壓強(qiáng)度與淡水中養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度，同齡期強(qiáng)度之比的抗蝕系數(shù)，摻CM型防腐劑的混凝土在二倍鹽海水、5Na2SO4、酸性PH 4-4.5介質(zhì)中侵蝕28天和l80天的抗蝕系數(shù)均為1.0左右，而不摻的普通水泥混凝土抗蝕系數(shù)較差。 摻CM型混凝土防腐劑的水泥混凝土強(qiáng)度及抗蝕系數(shù)表6普通水泥(%)防腐劑摻量()砼配比水泥+防腐劑：砂：石：水坍落度(cm)抗壓 (MPa)28天抗蝕系數(shù)180天抗蝕系數(shù)3天7天28天二倍鹽海水5 Na2SO4PH4-4.5二倍鹽海水5Na2SO4PH 4-4.510001：1.7：3.2：0.465.513.823.733.30.890.880.910.870.780.8788121：1.7：3.2：0.444.815.126.846.61.051.081.031.091.011.0388121：1.7：3.2：0.426.315.424.640.31.071.061.071.101.051.0788121：1.7：3.2：0.426.013.323.537.91.031.041.021.010.991.003.3 混凝土特性摻CM型防腐劑的普通水泥混凝土特性見(jiàn)表7摻CM型防腐劑的混凝土鋼筋粘結(jié)力提高28，抗?jié)B性能大幅度提高，鋼筋無(wú)銹蝕，彈性模量與對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)。 摻CM型混凝土防腐劑的水泥混凝土特性 表7砼配比水泥+防腐劑：砂：石：水防腐劑摻量()鋼筋粘結(jié)力 (MPa)抗 滲鋼筋銹蝕彈模104(MPa)水壓 (kg/cm2)平均高度(cm)標(biāo)號(hào)砼砂漿1：1.71：3.31：0.55154.1408.940無(wú)無(wú)1：1.71：3.31：0.5503.21510.015無(wú)斑點(diǎn)1：1.68：2.97：0.5110-4012.0403.071：1.82：2.83：0.520-2513.5253.53注：砂漿，鋼筋銹蝕試驗(yàn)為4cm4cm16cm水泥膠砂(1：2)、鋼筋4mm限制試體，在二倍鹽海水中浸泡三年的銹蝕情況?；炷龄摻钫辰Y(jié)力、抗?jié)B，混凝土鋼筋銹蝕、彈模均為28天結(jié)果。3.4 混凝土抗凍性能不摻與摻CM型防腐劑的普通水泥混凝土抗凍融對(duì)比試驗(yàn)見(jiàn)表8凍融循環(huán)M50、M100、M150，凍結(jié)溫度-1520，摻10CM型防腐劑，20CM型防腐劑的混凝土。當(dāng)摻20CM型防腐劑的混凝土，凍融50次時(shí)強(qiáng)度仍然有所增長(zhǎng)，不摻的混凝土強(qiáng)度損失為5.6，試體重量損失均為零。摻10CM型防腐劑的混凝土凍融100次時(shí)強(qiáng)度損失5.0，重量損失為零，凍融150次時(shí)強(qiáng)度損失9.5，重量損失的零。 摻CM型防腐劑的普通水泥混凝土的抗凍融性能 表8混凝土配比水泥+防腐劑：砂：石：水防腐劑摻量()凍融次數(shù)對(duì)比試體 抗壓強(qiáng)度(MPa)凍融后試體抗壓強(qiáng)度(MPa)凍融后試體強(qiáng)度損失率()試體重量損失率()1:1.68:2.98:0.45205055.856.0-0.401:1.68:2.98:0.4505057.053.8+5.601:1.84:2.83:0.521010048.245.8+5.001:1.84:2.83:0.521015049.444.7+9.503.5 混凝土耐久性摻入CM型混凝土防腐劑，在與水泥水化硬化時(shí)生成耐久性物質(zhì)的同時(shí)，明顯地提高密實(shí)性，抵抗Cl1-滲透，提高抗Cl1-滲透能力等級(jí)，降低混凝土氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。按C1202-97關(guān)于混凝土氯離子滲透性的電導(dǎo)檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)，摻10%CM型混凝土防腐劑的C50防腐蝕混凝土其檢驗(yàn)結(jié)果電通量在淡水中養(yǎng)護(hù)56天為712庫(kù)侖(c)，在二倍鹽海水中養(yǎng)護(hù)56天為654c。28天氯離子擴(kuò)散系數(shù)(DNEL)0.5910-12 m2/s。圖16隨著CM型混凝土防腐劑的摻量增加混凝土的電通量成倍降低，抵抗氯離子等的滲透性，電通量等級(jí)大幅度提高，耐久性指標(biāo)成倍提高。電 通 量 （c）圖14 混凝土中CM型防腐劑的摻量與電通量電通量是混凝土耐久性的重要指標(biāo)，摻CM型混凝土防腐劑使混凝土達(dá)到耐久性100年的指標(biāo)要求。根據(jù)這一測(cè)試結(jié)果，摻CM型混凝土防腐劑的混凝土能抵抗外界有害物質(zhì)的滲入，提高建筑物的使用年限。4 應(yīng)用情況鈞牌CM型混凝土防腐劑已在氯鹽硫酸鹽型、氯鹽型、硫酸鹽型、鹽堿土、化學(xué)工業(yè)、泛酸類(lèi)、海水、污水等工程中使用，部分使用情況見(jiàn)表9CM型混凝土防腐劑早期在防腐蝕混凝土現(xiàn)澆混凝土和樁基混凝土工程中使用已達(dá)15年以上，經(jīng)受了時(shí)間和環(huán)境侵蝕的驗(yàn)證，防腐蝕效果很好。 CM型混凝土防腐劑在現(xiàn)澆混凝土和樁基混凝土工程中使用的部分情況 表7工程采用CM型混凝土防腐劑的混凝土主要化學(xué)物質(zhì) mg/L侵蝕類(lèi)型腐蝕等級(jí)工業(yè)酸Mg2+Cl-SO42-混凝土結(jié)構(gòu)混凝土中鋼筋SXT