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 的來源和帶來途徑。 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)GB1752007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

2、與設(shè)計(jì)的各個(gè)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(jì)、化學(xué) 分析及物理檢驗(yàn)儀器設(shè)備的購置、校驗(yàn)、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(shí)施 了GB50010-2002(混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，其3. 4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12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定方法作了

3、規(guī)范； 2006年6月1日國家建設(shè)部發(fā)布實(shí)施了 JGJ 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源1 1 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 源主要是原料、燃料、

4、混合材料和外加劑，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W 0. 5%的助磨劑和水泥中的氯離子含量必須W O. 06%”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

5、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(shí)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(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

6、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。 鋼筋的銹蝕過程是 個(gè)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(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CI 一含量極低的情況下，由于水 泥混凝土堿性很強(qiáng)，pH直較高，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H2a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-FeCI2+2e-

7、+Fe 斗 +2C1. +2e02+2H20+4e-珥OH進(jìn)入水中的Fe抖與O堆用生成Fe（OH）:，在一定的H2（和0:條件下。可進(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(qiáng) （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(jià)。 國家標(biāo)準(zhǔn) GB 8076-1997（ 混凝土外加劑和 GB501 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， 或者通過試驗(yàn)證明氯離子超過一定的限量對(duì)鋼 筋無銹蝕

8、?，F(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(qiáng)（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(duì)鋼筋作防銹處理，將混凝土振搗密實(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)件或使用過程經(jīng)常處于 60C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。2. 2降低抗化學(xué)侵

9、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，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(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

10、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 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(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)測試技能。水泥新標(biāo)準(zhǔn)是 將原來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 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(huì)，

11、 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)盡快購置標(biāo) 準(zhǔn)指定的水泥氯 離子測定儀 ，化驗(yàn)室工作人員要進(jìn)行成分 測定、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

12、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(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(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

13、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(yàn)結(jié)果表明，水泥球磨機(jī)增產(chǎn)8%10%，節(jié)電5%10%。3. 2混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)要嚴(yán)格按照 GB 8076-1997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(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

14、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(shí)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(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，從而延長了混凝土的壽命。4 結(jié)語混凝土中