鹽漬土地區(qū)混凝土基礎(chǔ)的腐蝕及防護(hù)技術(shù)分析

摘? 要：混凝土材料是現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中大量使用的建筑材料，由于混凝土材料的承載能力強(qiáng)、成本低廉以及施工便利等原因，在進(jìn)行建筑工程基礎(chǔ)施工中，也常采用混凝土材料，但是對(duì)于鹽漬土地區(qū)來說，混凝土材料在和鹽漬土的直接接觸之中容易出現(xiàn)強(qiáng)度折減甚至破壞的情況。基于此點(diǎn)，本文以混凝土材料的腐蝕狀況為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)鹽漬土的形成和腐蝕作用機(jī)理進(jìn)行闡述，同時(shí)提出了幾點(diǎn)鹽漬土地區(qū)混凝土防腐蝕的舉措，以供其他類似工程參考。

關(guān)鍵詞：鹽漬土;混凝土;基礎(chǔ)腐蝕

中圖分類號(hào)：TU448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1671-2064（2020）03-0000-00

0引言

混凝土材料是當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中采用的主要材料，由于混凝土材料具有造價(jià)成本低廉、施工過程簡(jiǎn)便、承載能力較強(qiáng)、取材方便、剛度大整體性好以及澆筑成型方式簡(jiǎn)便等顯著優(yōu)點(diǎn)而大量應(yīng)用。在建筑工程建設(shè)過程之中，存在著一部分建筑工程建設(shè)的地基基礎(chǔ)要設(shè)置于鹽漬土地區(qū)，鹽漬土地區(qū)特有的土壤成分和土壤特性在一定程度上，會(huì)對(duì)建筑工的基礎(chǔ)產(chǎn)生腐蝕作用，尤其是直接同鹽漬土接觸的鋼筋混凝土部位。鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為建筑工程的重要組成部分，不僅要承載全部上覆荷載，同時(shí)也對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)安全性有著至關(guān)重要的作用。因此，混凝土基礎(chǔ)的腐蝕狀況一定要加以防護(hù)[1]。

1鹽漬土的形成

在工程項(xiàng)目建設(shè)中，在地表以下1m范圍之內(nèi)，土壤的易溶鹽平均含量大于0.3%的土稱為鹽漬土，但廣義的鹽漬土指不同程度鹽堿化土壤的集合。鹽漬土一般在特定地區(qū)成一定規(guī)模的形成，其形成過程和當(dāng)?shù)氐慕涤陾l件和氣候條件等因素有著密切聯(lián)系。鹽漬土形成的集中形式如下：

（1）在常年干旱的地區(qū)，由于地表水的年蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該地的年降水量，同時(shí)地下土壤之中的毛細(xì)水作用十分強(qiáng)烈，從而鹽分容易在毛細(xì)水的作用下由土壤下部向土壤表面進(jìn)行聚集，從而形成鹽漬土。

（2）位于內(nèi)陸地區(qū)的峽谷地形周圍，由于其四周排水條件較差，同時(shí)其同周圍環(huán)境的交互性低，容易出現(xiàn)單一由于水分過量蒸發(fā)而導(dǎo)致的土壤鹽漬化。

（3）在一些土壤天然鹽分較高的地質(zhì)環(huán)境中，由于自然降水量較低，水分自然蒸發(fā)量大于降水量以及一定的溶濾作用之下，鹽分容易向地表聚集從而形成鹽殼地貌。

（4）一類鹽漬土的形成是在水流的作用下形成的;干旱地區(qū)土壤水分的自然降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，同時(shí)在水流的沖擊作用之下，于山前的平緩傾斜面上出現(xiàn)淤積土，該類土壤在水分蒸發(fā)之后形成鹽漬土。與此同時(shí)，在多年降雨的累計(jì)作用下，融濾山體母巖的鹽分后容易在周邊環(huán)境的地勢(shì)低洼處進(jìn)行二次沉積，該類沉積土在水分不斷蒸發(fā)的過程中，含鹽量升高形成鹽漬土。

2鹽漬土地區(qū)混凝土基礎(chǔ)的腐蝕情況

鹽漬土并不是某一類土的統(tǒng)稱，也根據(jù)土壤中所含有的鹽分類型和離子類型分為不同的鹽漬土種類，不同的鹽漬土對(duì)于混凝土材料的腐蝕作用也不盡相同。鹽漬土對(duì)混凝土材料的腐蝕作用主要通過易溶鹽離子與混凝土材料的直接接觸，從而發(fā)生物理化學(xué)從用，使建筑基礎(chǔ)材料中的鋼筋混凝土材料出現(xiàn)強(qiáng)度損失或折減、分化脫落等現(xiàn)象。本文以硫酸鹽為例，對(duì)硫酸鹽對(duì)混凝土材料的腐蝕作用進(jìn)行分析。圖1為某地被鹽漬土腐蝕的混凝土試塊。

硫酸鹽鹽漬土的腐蝕性來源于地表水或地下水之中含有過量的硫酸根離子的堿性硫酸鹽的作用，常見的堿性硫酸鹽包括Na2SO4、K2SO4等等。當(dāng)環(huán)境中的硫酸根離子濃度大于某一限制，水泥中的部分材料將和水泥自身將會(huì)同堿性硫酸鹽發(fā)生化學(xué)作用，這類反應(yīng)的發(fā)生為建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的安全性帶來負(fù)面影響，即影響混凝土材料的使用壽命和自身強(qiáng)度。硫酸根離子主要同水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2和水泥中的C3A進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)過程的化學(xué)方程式如下：

SO42-離子與水泥中C3A的腐蝕反應(yīng)方程式：

29H2O+Ca（OH）2+3SO42-+C3A→C3A·3CaSO4·32H2O（鈣礬石）（1）

SO42-離子與水泥水化產(chǎn)物 Ca（OH）2腐蝕反應(yīng)方程式：

2SO42-+2H2O+Ca（OH）2→CaSO4·2H 2 O（石膏）（2）

一方面，硫酸根離子在同水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的作用過程中生成產(chǎn)物為石膏晶體，石膏晶體的產(chǎn)生并不會(huì)出現(xiàn)在混凝土材料的外表面，而是隨著易溶鹽離子的不斷侵入，在混凝土材料內(nèi)部不斷發(fā)生，同等質(zhì)量的石膏晶體材料會(huì)將原有材料的體積翻倍，從而從內(nèi)部膨脹導(dǎo)致混凝土材料破壞。另一方面，水泥中的C3A也會(huì)同易溶鹽離子即硫酸根離子發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，生成產(chǎn)物為鈣礬石，鈣礬石的膨脹作用更為明顯，可以將原有的混凝土材料體積擴(kuò)大至2.5倍以上。即在易溶鹽不斷侵入混凝土材料的過程之中，水泥水化材料和水泥材料在易溶鹽離子的腐蝕作用下逐漸失效，并從內(nèi)部發(fā)生體積膨脹作用，從而產(chǎn)生巨大的應(yīng)力作用，是原有的混凝土基礎(chǔ)材料在腐蝕作用下出現(xiàn)裂縫、脫落甚至是破壞的情況，從而混凝土強(qiáng)度不斷降低，直至最終失去承載能力。這種易溶鹽的侵入所帶來的混凝土材料失效，對(duì)建筑工程的基礎(chǔ)穩(wěn)定性和建筑安全性有著巨大的威脅[2]。

3鹽漬土地區(qū)混凝土基礎(chǔ)的腐蝕防護(hù)

3.1提高混凝土自身抗腐蝕性能

鹽漬土地區(qū)給混凝土材料帶來破壞的是土壤中的易溶鹽成分，如果從混凝土材料自身出發(fā)，設(shè)置一定的添加料從而減弱易溶鹽的影響，那么混凝土自身的抗腐蝕性能就可以得到保證。即在選用混凝土的規(guī)格時(shí)，可以選用經(jīng)過配合比優(yōu)化、級(jí)配均勻并添加一定外加劑的高性能混凝土。高性能混凝土在澆筑作業(yè)完成以后形成的混凝土材料自身結(jié)構(gòu)密實(shí)，能夠在一定程度上減少易溶鹽離子的侵入作用，從而提升抗腐蝕性能。這種通過增強(qiáng)自身結(jié)構(gòu)性能的加強(qiáng)方式，可以一定程度上提升混凝土材料的抗腐蝕性能，但對(duì)于長(zhǎng)期同鹽漬土直接接觸的混凝土材料來說，這樣的加強(qiáng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，同時(shí)外加劑添加和配合比的優(yōu)化，也一定程度上給建筑工程的原材料成本帶來增長(zhǎng)。

3.2適當(dāng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的斷面尺寸進(jìn)行增大

對(duì)于一些鹽漬土的含鹽量并不高或者當(dāng)?shù)貧夂驐l件狀況較好的工況條件，可以通過進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)混凝土穩(wěn)定性的提升。即增大混凝土構(gòu)件的自身斷面尺寸，從而提升混凝土材料的耐久性和抗腐蝕性能。但是，同第一種使用高性能混凝土的做法類似，這種通過增強(qiáng)混凝土材料自身抗腐蝕性能的舉措，并沒有從根源上杜絕易溶鹽離子的接觸，因此在氣候條件較為惡劣和鹽漬化程度較高的地區(qū)，增加混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸的做法適用性并不強(qiáng)。尤其是在氣候條件惡劣的情況之下，在溫度條件和易溶鹽離子的共同作用之下，經(jīng)過一定的加強(qiáng)處理的混凝土構(gòu)件仍然難以抵抗腐蝕。同時(shí)，對(duì)于混凝土材料斷面的加強(qiáng)也應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)形式和施工場(chǎng)地條件的限制，所以適用性較窄。

3.3對(duì)混凝土澆筑的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行防護(hù)

除了在混凝土材料自身性能上采取一定的防護(hù)措施之外，混凝土的施工過程也應(yīng)當(dāng)尤為注意，尤其是在鹽漬土地區(qū)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)過程。混凝土裂縫是很常見的混凝土材料破壞形式，如果裂縫出現(xiàn)在正常施工區(qū)域或一般施工區(qū)域，裂縫的及時(shí)修補(bǔ)并不會(huì)引起腐蝕性損傷，但是當(dāng)施工地點(diǎn)位于鹽漬土地區(qū)時(shí)，在施工過程之中，周圍環(huán)境中的風(fēng)沙很有可能攜帶鹽分進(jìn)入多孔的混凝土材料裂縫之中，從而造成混凝土材料和鋼筋材料的腐蝕。因此應(yīng)當(dāng)在混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑過程中設(shè)置一定的防護(hù)措施，從而避免由于施工過程中鹽分的進(jìn)入而對(duì)混凝土和鋼筋材料造成腐蝕，進(jìn)而降低建筑工程安全可靠性。

3.4外表面設(shè)置包裹材料或涂抹材料

設(shè)置包裹材料是最為直接的將混凝土材料和鹽漬土相隔離的措施，包裹材料的選用應(yīng)當(dāng)以耐腐蝕性能為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土材料抗腐蝕性能的外部防護(hù)。耐腐蝕材料的包裹對(duì)于長(zhǎng)期阻隔易溶鹽離子的進(jìn)入有著更好的作用，常用的阻隔材料有油氈、玻璃鋼纖維以及瀝青等。但是在設(shè)置包裹材料的過程中也應(yīng)當(dāng)注意到一個(gè)問題，即在陽(yáng)光直射的部位應(yīng)當(dāng)特別加強(qiáng)，因?yàn)樵谧贤饩€的作用之下，大多數(shù)包裹材料都可能出現(xiàn)老化和阻隔性能下降的情況。在混凝土材料表面涂抹一定的高密實(shí)度材料也可以達(dá)到抗腐蝕的目的。常見的涂層材料包括水性涂料、硅烷浸漬劑以及樹脂涂料等等。該類土層材料的抗腐蝕性能雖然達(dá)到要求，但是難以在紫外線直射條件下長(zhǎng)久發(fā)揮作用，施工工藝復(fù)雜等問題，和設(shè)置包裹材料的方法類似，只能在地基基礎(chǔ)無陽(yáng)光直射的部位發(fā)揮良好的阻隔性能。

4結(jié)語(yǔ)

由于混凝土材料自身具有多孔特性，同時(shí)在澆筑施工過程中容易受到周圍環(huán)境因素的影響，因此在鹽漬土地區(qū)進(jìn)行工程項(xiàng)目建設(shè)過程中應(yīng)當(dāng)設(shè)置一定的防護(hù)措施，防止施工過程中發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。此外，為了更好的對(duì)混凝土腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行防護(hù)，一方面可以從混凝土自身性能的增強(qiáng)和結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，另一方面，也可以根據(jù)工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，選用合理的包裹材料或涂層材料，從而實(shí)現(xiàn)鹽漬土地區(qū)混凝土基礎(chǔ)的腐蝕防護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王志華，薛兆鋒，燕凌.超高性能混凝土在鹽漬土地區(qū)構(gòu)造物防腐中的應(yīng)用探討[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019，15（11）：96-97.

[2]喬宏霞，洪芬，王鵬輝，等.倍耐蝕涂層對(duì)鎂水泥混凝土中鋼筋保護(hù)試驗(yàn)研究[J].功能材料，2019，50（10）：10214-10220.

收稿日期：2020-01-22

作者簡(jiǎn)介：龍世俊（1985—），男，甘肅蘭州人，本科，工程師，從事試驗(yàn)檢測(cè)工作。