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【摘 要】 结合山东焦化集团180m
1 前言
山东焦化集团180m2、320m2烧结机工程由中冶北方工程技术有限公司设计、天津二十冶建设有限公司施工，工程地点位于山东省滨州市北海新区临港产业园区，设计使用年限为50年。
根据山东正元建设工程有限责任公司提供的《山东焦化北海冶金节能新工艺示范工程（烧结项目）岩土工程勘察报告》（以下简称《地勘报告》），场地内地下水中SO42-含量为2871mg/L，对混凝土结构具有中等腐蚀性，Cl-含量为18325mg/L，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时具弱腐蚀性、在干湿交替状态下具强腐蚀性；场地土中SO42-含量为1184mg/kg，对混凝土结构具弱腐蚀性，Cl-含量为10866mg/kg，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。因此，必须对混凝土结构的腐蚀机理及其防护方法进行研究，充分考虑地下混凝土结构可能发生的腐蚀问题，以保证其安全可靠、长期耐用。
大量研究表明，硫酸盐是破坏混凝土结构耐久性的一个重要因素。实践中硫酸盐既腐蚀混凝土又腐蚀钢筋，危害极大。混凝土的硫酸盐侵蚀机理主要有两种：①物理侵蚀。在干湿循环交替作用下，渗入混凝土内部的硫酸盐会出现结晶现象，例如NaSO4和MgSO4从水中结晶分别形成NaSO4·10H2O和MgSO4·7H2O晶体，其体积将膨胀4～5倍，产生结晶压力，引起混凝土内裂缝的产生，导致混凝土的劣化。②化学侵蚀。硫酸盐侵入混凝土内部，与混凝土内氢氧化钙、水化铝酸钙、单硫型硫铝酸钙等水泥水化物和未水化的铝酸三钙反应，形成膨胀性的产物——石膏和钙钒石，使硬化混凝土开裂破坏，混凝土的开裂又使外部硫酸根离子更容易渗透到混凝土内部，这些过程相互促进、循环发展使混凝土很快破坏；石膏的形成还导致混凝土刚度、强度的降低、表面软化。硫酸盐侵蚀引起的混凝土性能劣化主要表现在：强度损失、膨胀开裂、表面剥落、表面软化、质量损失等。
（1）应用高性能混凝土。高性能混凝土不仅具有优良的护筋性能，同时具有优良的综合耐久性，如良好的抗硫酸盐侵蚀性能、耐磨性、耐化学腐蚀性能等等；此外，高性能混凝土相对经济，施工质量易于保证。本灌注桩采用大掺量矿物掺和料混凝土，改善钢筋混凝土结构耐久性，灌注桩采用0混凝土，水胶比不大于0.4，抗渗等级不小于P8级。
（2）提高混凝土保护层厚度。氯盐存在的环境中保护层厚度不得小于50mm，考虑到施工偏差，本工程桩钢筋保护层为70mm。
（3）采用环氧涂层钢筋。处在干湿交替处的灌注桩，Cl-对钢筋的腐蚀是强腐蚀，这部分（约5米长）采用环氧树脂涂层钢筋，隔离钢筋与腐蚀性介质接触，防止Cl-对钢筋的腐蚀。若涂层质量控制良好，能够有效延缓钢筋锈蚀的开始，但是锈蚀开始后的锈蚀速率会加快，因此在施工质量控制中的难题是确保涂层在施工过程中不受到损伤。
（4）适当应用阻锈剂。阻锈剂能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏。但是桩基应用阻锈剂每立方混凝土造价增加约10%，而且阻锈剂的主要成分是亚硝酸钙，亚硝酸钙是早强剂和防冻剂的主要组分，具有使混凝土早凝作用。综合考虑，应适当添加阻锈剂。
4 结语
氯盐和硫酸盐是钢筋腐蚀及钢筋混凝土结构耐久性的关键因素；以大掺量混凝土技术为核心的综合耐久性防腐技术具有可靠、易实施和经济的优点。
参考文献：
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）.
《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008）.
[3]《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）.
[4]《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008.
[5]《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011.
[6]赵筠-在海洋与化冰盐环境中钢筋混凝土构筑物的钢筋防锈技术对策.公路，2001（4）：52
2、320m2烧结机工程实例，分析桩基础在氯盐和硫酸盐腐蚀环境下的防护设计。
【关键词】 腐蚀机理 干湿交替 防腐措施1 前言
山东焦化集团180m2、320m2烧结机工程由中冶北方工程技术有限公司设计、天津二十冶建设有限公司施工，工程地点位于山东省滨州市北海新区临港产业园区，设计使用年限为50年。
根据山东正元建设工程有限责任公司提供的《山东焦化北海冶金节能新工艺示范工程（烧结项目）岩土工程勘察报告》（以下简称《地勘报告》），场地内地下水中SO42-含量为2871mg/L，对混凝土结构具有中等腐蚀性，Cl-含量为18325mg/L，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时具弱腐蚀性、在干湿交替状态下具强腐蚀性；场地土中SO42-含量为1184mg/kg，对混凝土结构具弱腐蚀性，Cl-含量为10866mg/kg，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。因此，必须对混凝土结构的腐蚀机理及其防护方法进行研究，充分考虑地下混凝土结构可能发生的腐蚀问题，以保证其安全可靠、长期耐用。
2 腐蚀机理
钢筋的腐蚀有很多原因，在本工程中Cl-对钢筋的腐蚀是主要原因。Cl-进入混凝土后对钢筋主要有四个方面的腐蚀作用：（1）破坏钝化膜。Cl-进入混凝土并到达钢筋表面后，吸附于局部钝化膜处时，可使该处的pH值迅速下降，从而钝化膜遭到破坏。（2）形成“腐蚀电池”。Cl-破坏钝化膜后使钢筋表面露出了铁基体，与未被破坏的钝化膜之间构成电位差，形成铁基体为阳极、钝化膜为阴极的“腐蚀电池”。（3）阳极去极化作用。Cl-与Fe2+相遇生成FeCl2，从而加速阳极反应过程（Fe-2e=Fe2+），这个过程称为阳极的去极化作用；而FeCl2在向混凝土内扩散时遇到OH-立即生成Fe（OH）2沉淀，又进一步生成铁锈。由此可以看出，Cl-只参与了反应过程，并没有被“消耗”掉，也就是说进入混凝土中的Cl-会循环往复地起破坏作用。（4）Cl-的导电作用。混凝土中Cl-的存在，强化了离子通路，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了腐蚀过程。大量研究表明，硫酸盐是破坏混凝土结构耐久性的一个重要因素。实践中硫酸盐既腐蚀混凝土又腐蚀钢筋，危害极大。混凝土的硫酸盐侵蚀机理主要有两种：①物理侵蚀。在干湿循环交替作用下，渗入混凝土内部的硫酸盐会出现结晶现象，例如NaSO4和MgSO4从水中结晶分别形成NaSO4·10H2O和MgSO4·7H2O晶体，其体积将膨胀4～5倍，产生结晶压力，引起混凝土内裂缝的产生，导致混凝土的劣化。②化学侵蚀。硫酸盐侵入混凝土内部，与混凝土内氢氧化钙、水化铝酸钙、单硫型硫铝酸钙等水泥水化物和未水化的铝酸三钙反应，形成膨胀性的产物——石膏和钙钒石，使硬化混凝土开裂破坏，混凝土的开裂又使外部硫酸根离子更容易渗透到混凝土内部，这些过程相互促进、循环发展使混凝土很快破坏；石膏的形成还导致混凝土刚度、强度的降低、表面软化。硫酸盐侵蚀引起的混凝土性能劣化主要表现在：强度损失、膨胀开裂、表面剥落、表面软化、质量损失等。
3 防止钢筋锈蚀的技术措施
根据《地勘报告》，勘测期间地下水标高在0.12～0.80米之间，年变幅为0.80米左右，且勘测时间为丰水期，因此考虑防腐蚀设计水位为-0.68～0.00米。根据现行国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）第12.2.4条，钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时具弱腐蚀性，整个烧结厂区设计地坪标高为4.10米。因此，本设计中只有承台埋深不小于4.80米钢筋混凝土桩才处于长期浸水状态，Cl-对桩中的钢筋具有弱腐蚀性，SO42-对桩钢筋混凝土结构具有中等腐蚀性。否则，根据现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）第4.9.5条，在强腐蚀条件下不应采用钢筋混凝土灌注桩。针对这种情况，要采用灌注桩，基础埋深需要加深，使灌注桩处于稳定的水位中，但是施工要采取降水措施，增加挖方量，加大了施工难度，且工程造价大大增加。根据施工单位的要求，为减少挖方量，减少降水措施等施工费用，经过专门的课题分析研究，承台埋深提到1.5米～2.5米，对灌注桩采取以大掺量混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案，提出了以下的防腐、耐久性思路：（1）应用高性能混凝土。高性能混凝土不仅具有优良的护筋性能，同时具有优良的综合耐久性，如良好的抗硫酸盐侵蚀性能、耐磨性、耐化学腐蚀性能等等；此外，高性能混凝土相对经济，施工质量易于保证。本灌注桩采用大掺量矿物掺和料混凝土，改善钢筋混凝土结构耐久性，灌注桩采用0混凝土，水胶比不大于0.4，抗渗等级不小于P8级。
（2）提高混凝土保护层厚度。氯盐存在的环境中保护层厚度不得小于50mm，考虑到施工偏差，本工程桩钢筋保护层为70mm。
（3）采用环氧涂层钢筋。处在干湿交替处的灌注桩，Cl-对钢筋的腐蚀是强腐蚀，这部分（约5米长）采用环氧树脂涂层钢筋，隔离钢筋与腐蚀性介质接触，防止Cl-对钢筋的腐蚀。若涂层质量控制良好，能够有效延缓钢筋锈蚀的开始，但是锈蚀开始后的锈蚀速率会加快，因此在施工质量控制中的难题是确保涂层在施工过程中不受到损伤。
（4）适当应用阻锈剂。阻锈剂能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏。但是桩基应用阻锈剂每立方混凝土造价增加约10%，而且阻锈剂的主要成分是亚硝酸钙，亚硝酸钙是早强剂和防冻剂的主要组分，具有使混凝土早凝作用。综合考虑，应适当添加阻锈剂。
4 结语
氯盐和硫酸盐是钢筋腐蚀及钢筋混凝土结构耐久性的关键因素；以大掺量混凝土技术为核心的综合耐久性防腐技术具有可靠、易实施和经济的优点。
参考文献：
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）.
《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008）.
[3]《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）.
[4]《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008.
[5]《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011.
[6]赵筠-在海洋与化冰盐环境中钢筋混凝土构筑物的钢筋防锈技术对策.公路，2001（4）：52
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