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與預(yù)防措施我國新水泥標(biāo)準(zhǔn)中增加氯離子檢驗人手， 分析了混凝土中氯離子的來 源和帶來途徑。指出了氯離子對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)的幾個措施，最后說明了有關(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批稿，在 2006 年9 月就已完成，隨后經(jīng)過若干 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，國家標(biāo)準(zhǔn) 1752007 通用硅酸鹽水泥于 2008 年6月1日實施，這個標(biāo)準(zhǔn)的正式 實施，是我國水泥行業(yè)的大事，也是建筑施工行業(yè)的大事，它涉與到水泥 產(chǎn)品的生產(chǎn)、 流通、應(yīng)用、

2、科研與設(shè)計的各個方面。 尤其是水泥生產(chǎn)企業(yè)， 無論是產(chǎn)品品種的確定、配料方案的設(shè)計、化學(xué)分析與物理檢驗儀器設(shè)備 的購置、校驗、使用，還是生產(chǎn)工藝過程中的技術(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)過渡。早在2002 年4月1日，國家建沒部和同家質(zhì)檢總局就聯(lián)合發(fā)布實施了 500102002( 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，其 34耐久性規(guī)定的章節(jié)中，就對 混凝土中最大氯離子的含量作了具體的規(guī)定；2004年12月1日，兩部局又聯(lián)合發(fā)布實施了 T 503442004 建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)的 附錄C,對混凝土中氯離子的含量測定方法作了規(guī)范；2

3、006年6月1日國家建設(shè)部發(fā)布實施了 522006( 普通混凝土用砂、 石質(zhì)量與檢驗方法標(biāo)準(zhǔn) ， 這個標(biāo)準(zhǔn)在 31 1 0條中對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)范的配套實施，必將對水泥的生產(chǎn)、使用和建設(shè)工程的質(zhì)量提高起 到積極的推動和保證作用。1 混凝土中氯離子的來源 1 1 水泥中的氯離子 氯鹽是廉價而易得的丁業(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 有效的水泥早強劑，不僅使水泥 3 d強度提高50 %以上，而且可以降低混 凝土中水的冰點溫度，防止混凝土早期受凍。氯離子的來源主要是原料、 燃料、混合材料和外

4、加劑，但由于熟料煅燒過程中，氯離子大部分在高溫 下?lián)]發(fā)而排出窯外，殘留在熟料中的氯離子含培極少。如果水泥中的氯離 子含量過高， 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，在我國水泥新標(biāo)準(zhǔn)中增加了“水泥生產(chǎn)中允許加入冬0 . 5 %的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須冬 O . 06 %”的要求，這主要是為了 保證水泥不對混凝土質(zhì)量產(chǎn)生過多負(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，因為海水中氯離子較高，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，將會使混凝土中的氯離子含垣增多。13水中的氯離子 在混凝

5、土拌制中，水是不可缺少的原材料之一。如果用飲用的自來水 拌制，一般來說是沒有問題的，如果是地表水、地下水、再生水、混凝土 企業(yè)設(shè)備洗刷水和海水，這時就應(yīng)該考慮和測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，特別是早強劑、防凍劑、防水劑這類外加劑，它 們都含有以氯鹽為早強、防凍、防水的組分，在使用這些外加劑時。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 氯離子對混凝土中鋼筋的銹蝕是對混凝土最大的破壞和負(fù)面影響。鋼筋的

6、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。鋼筋的銹蝕過程是一個電化學(xué)反應(yīng) 過程。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，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 在沒有或一含量極低的情況下，由于水泥混凝土堿性很強，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、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)：22+2 斗 +2C1 . +2e02+2H20+4 珥進(jìn)入水中的抖與作用生成 ():，在一定的

7、 H20 和0:條件下 可進(jìn)一步生成 ()，產(chǎn)生膨脹，破壞混凝土。2 0世紀(jì)50年代，我國北方和某些國家 (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 (防凍、防水 ) 劑，致使大量建筑因 鋼筋嚴(yán)重銹蝕而過早破壞，付出了昂貴代價。國家標(biāo)準(zhǔn) 80761997（ 混凝 土外加劑和 501 192003 混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范都規(guī)定了早強 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 過試驗證明氯離子超過一定的限量對鋼筋無銹蝕。現(xiàn)在國內(nèi)外鋼筋混凝土 工程施工原則上不提倡使用氯鹽早強 （或防凍、防水 ）劑；即使摻用氯鹽，我國規(guī)定一般鋼筋混凝土工程中

8、氯離子的含量不得大于水泥用量1 . 0% （港T鋼筋混凝土中不得大于水泥垂量的 0 1 ），并需對鋼筋作防銹處理，將混凝土振搗密實。而且有些混凝 土工程是禁止或不提倡使用氯鹽早強 （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)件或使用過程經(jīng)常處于 60 C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)，以與與酸堿或 S042-等侵蝕性介 質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu)和其他工程。2. 2降低抗化學(xué)侵蝕、耐磨性和強度當(dāng)混凝土中氯離子較大時，會降低混 凝土抗化學(xué)侵蝕性和耐磨性以與抗折強度。其破壞機理也是因為氯離子

9、對 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 性和強度的下降。2. 3影響混凝土的耐久性近10年來，含氯環(huán)境下混凝土中的鋼筋腐蝕已逐漸成為國內(nèi)外耐久性 研究的重點。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，在較短的時間內(nèi)即可對混凝土結(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間不僅與混凝土中氯離子的滲透過程有關(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標(biāo)準(zhǔn)的要求31 水泥企業(yè)要嚴(yán)格按照 1752007 通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)水

10、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。為了更好地過渡和適應(yīng)新 的水泥標(biāo)準(zhǔn)的要求，水泥企業(yè)應(yīng)該積極主動地做好以下工作。(1) 深入學(xué)習(xí)新標(biāo)準(zhǔn)的各項規(guī)定和培訓(xùn)有關(guān)測試技能。 水泥新標(biāo)準(zhǔn)是將原來 的六大通用水泥的三項標(biāo)準(zhǔn) ( 175 、 1344 、 12958) 整合修訂為一個標(biāo)準(zhǔn)： 1 75 2007 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，以便順利地貫徹實施。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)盡快購置標(biāo)準(zhǔn)指定的水泥氯離子測定儀，化驗室 工作人員要進(jìn)行成分測定、儀器使用維護(hù)與校準(zhǔn)

11、知識和技能的培訓(xùn)。(2) 認(rèn)真分析掌握原材料、混合材料、熟料與水泥中氯離子含量。與時調(diào)整配科方案與有關(guān)T藝參數(shù)。由于我國地域遼闊，各水泥廠使用的原、燃、材料差異很大，不同地區(qū)氯離子的來源不同，以前的水泥標(biāo)準(zhǔn)中又沒有檢 測氯離子的要求，因此，首先要摸清本地的資源情況和本企業(yè)的熟料與水 泥產(chǎn)品中氯離子含量的情況。然后，再調(diào)整配料方案與有關(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，越來越重要。目前解決磨機節(jié)能的方法中，水泥助磨劑是有效途徑之一。175 20

12、07 通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)的頒布實施，會使目前市場上相當(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2005 年開始， 國內(nèi)許多有研究實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(W10 %)降低到微量(<1 %);與此同時，助磨劑的用量由原來的 0 . 4% 加8，減少到01-432。真正帶入水泥中的氯離子不超過 001， 試驗結(jié)果表明，水泥球磨機增產(chǎn) 8 %10 %，節(jié)電5%。3 . 2混凝土外加劑生產(chǎn)企

13、業(yè)要嚴(yán)格按照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)不出問題，從而為保證混凝土質(zhì)量奠定 良好的基礎(chǔ)。33建筑企業(yè)要正確選用符合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土原材料 對混凝土原材料除水泥和外加劑外，在使用前要對砂子、水等原材料進(jìn)行 分析試驗，檢驗合格后方可使用，且不可不經(jīng) 檢驗盲目使用。34摻加高質(zhì)量的工業(yè)廢渣 水泥工業(yè)每年消納全國幾乎一半以上的下業(yè)廢渣，為落實科學(xué)的發(fā)展觀和 國民經(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 O 06 ，同時考慮到鼓勵再生資源 （工業(yè)廢渣 ）綜合利用的情況，加注說明“當(dāng)有特殊要求時，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 昆凝土的流動性和可泵性， 同時也能夠提高混凝土的后期強度和密實 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，也能延緩氯離子對鋼筋銹蝕的速度，從而 延長了混凝土的壽命。4 結(jié)語混凝土中的氯