混凝土中氯离子的危害及预防措施

混凝土中氯离子的危害及预防措施 我国新水泥标准中增加氯离子检验人手，分析了混凝土中氯离子的来源和带来途径。指出了氯离子对混凝土的影响和危害，提出了怎样才能避免混凝土中氯离子超标的几个措施，最后说明了有关各行业应研究怎样才能使混凝土中氯离子的含量最少。这应是有关的技术T作者的一种责任。 引言 《通用硅酸盐水泥》报批稿，在2006年9月就已完成，随后经过若干次的建材生产与建一E使用的协商讨论，终于2007年底发布，国家标准GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》于2008年6月1日实施，这个标准的正式实施，是我国水泥行业的大事，也是建筑施工行业的大事，它涉及到水泥产品的生产、流通、应用、科研与设计的各个方面。尤其是水泥生产企业，无论是产品品种的确定、配料方案的设计、化学分析及物理检验仪器设备的购置、校验、使用，还是生产工艺过程中的技术参数调整与控制，都必须进行必要的变更与适应，只有这样才可能满足新标准的要求，保证新标准的正常平稳过渡。 早在2002年4月1日，国家建没部和同家质检总局就联合发布实施了GB 50010--2002((混凝土结构设计规范》，其3．4耐久性规定的章节中，就对混凝土中最大氯离子的含量作了具体的规定；2004年l2月1日，两部局又联合发布实施了GB／T 50344---2004《建筑结构检测技术标准》，这个标准的附录C，对混凝土中氯离子的含量测定方法作了规范；2006年6月1日国家建设部发布实施了JGJ 52--2006((普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，这个标准在3．1．10条中对混凝土用砂的氯离子含量也作了规定。这些标准和规范的配套实施，必将对水泥的生产、使用和建设工程的质量提高起到积极的推动和保证作用。 1 混凝土中氯离子的来源 1．1 水泥中的氯离子 氯盐是廉价而易得的丁业原料，它在水泥生产中具有明显的经济值。它可以作为熟料煅烧的矿化剂，能够降低烧成温度，有利于节能高产；它也是有效的水泥早强剂，不仅使水泥3 d强度提高50％以上，而且可以降低混凝土中水的冰点温度，防止混凝土早期受冻。氯离子的来源主要是原料、燃料、混合材料和外加剂，但由于熟料煅烧过程中，氯离子大部分在高温下挥发而排出窑外，残留在熟料中的氯离子含培极少。如果水泥中的氯离子含量过高，其主要原冈是掺加了混合材料和外加剂(如：工业废渣、助磨剂等)。因此，在我国水泥新标准中增加了“水泥生产中允许加入≤0．5％的助磨剂和水泥中的氯离子含量必须≤O．06％”的要求，这主要是为了保证水泥不对混凝土质量产生过多负面影响。 1．2砂子中的氯离子 在天然砂中，特别是天然海砂中，因为海水中氯离子较高，使得海砂的表面吸附的氯离子也比较多，导致海砂中氯离子的含量较大，如果不加处理用在混凝土中，将会使混凝土中的氯离子含垣增多。 1．3水中的氯离子 在混凝土拌制中，水是不可缺少的原材料之一。如果用饮用的自来水拌制，一般来说是没有问题的，如果是地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备洗刷水和海水，这时就应该考虑和测定其中的氯离子含量，最后确定水源是否能用，否则，有可能给混凝土带来氯离子的超标。 1．4外加剂中的氯离子 在混凝土外加剂中，特别是早强剂、防冻剂、防水剂这类外加剂，它们都含有以氯盐为早强、防冻、防水的组分，在使用这些外加剂时。如果只考虑混凝土的使用功能，而不严格控制掺量，就可能致使混凝土中氯离子含量超标。 2 氯离子对混凝土质量的影响 2．1钢筋腐蚀，导致混凝土质量下降 氯离子对混凝土中钢筋的锈蚀是对混凝土最大的破坏和负面影响。钢筋的腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀两种。钢筋在混凝土结构中的锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的腐蚀，属湿腐蚀。钢筋的锈蚀过程是一个电化学反应过程。使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水，从而逐渐被腐蚀；与此同时，在钢筋表面形成红铁锈，体积膨胀数倍，引起混凝土结构开裂。水泥在没有Cl_或Cl一含量极低的情况下，由于水泥混凝土碱性很强，pH值较高，保护着钢筋表面钝化膜使锈蚀难以深 入，氯离子在钢筋混凝土中的有害作用是破坏钢筋钝化膜，加速锈蚀反应。当钢筋表面存在CI-、0：和H20的情况下，在钢筋的不同部位发生如下电化学反应：Fe+2CI----}FeCl2+2e-+Fe斗+2C1．+2e 02+2H20+4e--珥OH-进入水中的Fe抖与OH作用生成Fe(OH)：，在一定的H20和0：条件下。可进一步生成Fe(oH)，产生膨胀，破坏混凝土。 20世纪50年代，我国北方和某些国家(尤其是前苏联)，为使冬季施工方便，曾普遍使用氯化钙等氯盐作混凝土早强(防冻、防水)剂，致使大量建筑因钢筋严重锈蚀而过早破坏，付出了昂贵代价。国家标准GB 8076--1997(混凝土外加剂》和GB 501 19-_2003《混凝土外加剂应用技术规范》都规定了早强剂、防冻剂、防水剂等外加剂中氯离子的限量和混凝土中的限量，或者通过试验证明氯离子超过一定的限量对钢筋无锈蚀。现在国内外钢筋混凝土工程施工原则上不提倡使用氯盐早 强(或防冻、防水)剂；即使掺用氯盐，我国规定一般钢筋混凝土工程中氯离子的含量不得大于水泥用量1．0％(港T钢筋混凝土中不得大于水泥垂量的0．1％)，并需对钢筋作防锈处理，将混凝土振捣密实。而且有些混凝土工程是禁止或不提倡使用氯盐早强(或防冻、防水)剂。如： ①在高湿度空气环境中使用的结构； ②露天结构或经常受水淋的结构或处于水位升降部位的结构； ③预应力混凝土结构； ④需蒸汽养护的构件或使用过程经常处于60℃以上的结构； ⑤与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及与酸碱或S042-等侵蚀性介质相接触的结构和其他工程。 2．2降低抗化学侵蚀、耐磨性和强度当混凝土中氯离子较大时，会降低混凝土抗化学侵蚀性和耐磨性以及抗折强度。其破坏机理也是因为氯离子对钢筋的锈蚀，致使混凝土膨胀、疏松，从而导致混凝土抗化学侵蚀、耐磨性和强度的下降。 2．3影响混凝土的耐久性 近10年来，含氯环境下混凝土中的钢筋腐蚀已逐渐成为国内外耐久性研究的重点。与碳化引起的钢筋腐蚀相比，氯离子引起的钢筋腐蚀一旦发生，在较短的时间内即可对混凝土结构造成严重破坏。因此，通常将钢筋开始腐蚀时间作为构件耐__久性寿命的终结。含氯环境下混凝土中钢筋开始腐蚀时间不仅与混凝土中氯离子的渗透过程有关，还与临界氯离子浓度有关，所以现在的混凝土规范、标准都对氯离子的浓度作了限制。 3 怎样保证混凝土中的氯离子不超过标准的要求 3．1 水泥企业要严格按照GB 175__2007《通用硅酸盐水泥》标准生产水泥企业全面控制各品种水泥中的氯离子含量，是在履行一种社会的责任，也是避免钢筋锈蚀和混凝土开裂的最有效方法之一。为了更好地过渡和适应新的水泥标准的要求，水泥企业应该积极主动地做好以下工作。 (1)深入学习新标准的各项规定和培训有关测试技能。水泥新标准是将原来的六大通用水泥的三项标准(GB 175、GB 1344、GB 12958)整合修订为一个标准：GB 1 75—2007《通用硅酸盐水泥》，其中更新的内容很多，需要水泥丁作者认真地学习和领会，以便顺利地贯彻实施。尤其是新标准中增加了氯离子限量的要求，需要企业尽快购置标准指定的水泥氯离子测定仪，化验室工作人员要进行成分测定、仪器使用维护及校准知识和技能的培训。 (2)认真分析掌握原材料、混合材料、熟料及水泥中氯离子含量。及时调整配科方案及有关T艺参数。由于我国地域辽阔，各水泥厂使用的原、燃、材料差异很大，不同地区氯离子的来源不同，以前的水泥标准中又没有检测氯离子的要求，因此，首先要摸清本地的资源情况和本企业的熟料及水泥产品中氯离子含量的情况。然后，再调整配料方案及有关T艺参数。 (3)考虑水泥在混凝土中的应用性能，正确的选用水泥助磨剂。水泥粉磨工艺电耗占水泥生产总电耗的70％以上，而粉磨工艺中的能耗大部分转化为热能，因此，粉磨丁艺的节能增效，越来越重要。目前解决磨机节能的方法中，水泥助磨剂是有效途径之一。GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》标准的颁布实施，会使目前市场上相当数量的助磨剂不能在水泥生产中使用。水泥企业要以混凝土T程质量为重，使用真正能为水泥粉磨生产节能降耗、又不影响水泥质量的高效助磨剂。从2005年开始，国内许多有研究实力和科技支持的外加剂生产企业，提前进行了适应新标准的助磨剂研发工作。一方面将粉体助磨剂改为液体助磨剂，另一方面将氯离子含量由少量(≤10％)降低到微量(≤1％)；与此同时，助磨剂的用量由原来的0．4％加．8％，减少到0．1％-43．2％。真正带入水泥中的氯离子不超过0．01％，试验结果表明，水泥球磨机增产8％～10％，节电5％～lO％。 3．2混凝土外加剂生产企业要严格按照GB 8076～1997《混凝土外加剂》标准生产混凝土外加剂生产企业要严格按照国家现行的标准，生产合格的产品；建筑施工企业要按照现行的应用技术规范正确使用，只有这样才可以在混凝土外加剂的生产和使用环节不出问题，从而为保证混凝土质量奠定良好的基础。 3．3建筑企业要正确选用符合标准的混凝土原材料 对混凝土原材料除水泥和外加剂外，在使用前要对砂子、水等原材料进行分析试验，检验合格后方可使用，且不可不经 检验盲目使用。 3．4掺加高质量的工业废渣 水泥工业每年消纳全国几乎一半以上的下业废渣，为落实科学的发展观和国民经济的可持续发展作出了贡献。新标准中将水泥中的氯离子含量规定小于O．06％，同时考虑到鼓励再生资源(工业废渣)综合利用的情况，加注说明“当有特殊要求时，该指标由买卖双方协商确定”，这是在确保混凝土耐久性的前提下，给废弃物的再利用，保留了一定的空间。在混凝土中掺人高品质的粉煤灰或粒化高炉矿渣粉，不仅能改变混凝土的和易性，提高}昆凝土的流动性和可泵性，同时也能够提高混凝土的后期强度和密实度，从而提高混凝土抗渗性；另外，高品位工业废渣的加入，还能够吸附、中和、“稀释”氯离子的浓度，也能延缓氯离子对钢筋锈蚀的速度，从而延长了混凝土的寿命。 4 结语 混凝土中的氯离子(超过限量)是导致钢筋锈蚀的主要原因。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构耐久性的重要因素，是当前最突出的工程问题之一，已引起了各个国家的关注。我们大家