混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究

馮榮成+陳世巧

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，港口對經(jīng)濟(jì)的重要作用愈加突出?；炷潦墙ㄔO(shè)港口的基礎(chǔ)材料，在應(yīng)用過程中因操作簡單、成本較低而得到不斷推廣。但是海洋環(huán)境中的氯離子含量對混凝土有一定的侵蝕作用，影響建筑施工的質(zhì)量，所以加強(qiáng)對氯離子的研究，得出相應(yīng)的規(guī)律才能促進(jìn)混凝土施工質(zhì)量的進(jìn)一步提高。文章就當(dāng)下的混凝土在海洋暴露過程中的氯離子現(xiàn)狀進(jìn)行研究，得出其中出現(xiàn)的問題和一定的規(guī)律，促進(jìn)港口建設(shè)的優(yōu)化和發(fā)展，提供經(jīng)濟(jì)發(fā)展保障。

關(guān)鍵詞：混凝土施工 海洋環(huán)境 氯離子作用 滲透研究

1.前言

海洋中有大量的氯化物，是海水鹽分的主要部分，對海洋環(huán)境中的建筑物有著重要的影響作用。氯離子在海洋暴露過程中會(huì)滲透進(jìn)混凝土表面，進(jìn)而遷移到混凝土內(nèi)部，當(dāng)氯離子的含量積累到一定濃度后，便會(huì)對影響混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量，造成侵蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用，降低整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。所以為了使得混凝土建筑的施工工程能夠進(jìn)一步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，應(yīng)該加強(qiáng)對海洋暴露過程中的氯離子研究，得出一定規(guī)律。

2.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，港口等用于海洋建設(shè)的工程數(shù)量不斷增加，如果對于其中較為普遍的問題不能很好的解決，將會(huì)影響整個(gè)建筑未來的施工發(fā)展，所以對混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究是非常有必要的。相關(guān)部門也進(jìn)行了一些列的研究，得出了較為有利的方式。耐久性是海洋環(huán)境中的混凝土的重要評價(jià)因素，對使用壽命有著決定性作用，但是影響混凝土耐久性的最主要的因素便是氯離子的分布和數(shù)量。氯離子是造成鋼筋混凝土中鋼筋失效的主要原因，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的氯離子研究不足，常常是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行自由擴(kuò)散的試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來判斷抗氯離子的侵入性能。但是實(shí)際的氯離子的作用機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，在于不同因素配合影響下的效果也不同，所以相對較少的研究機(jī)理已經(jīng)無法適應(yīng)發(fā)展要求。研究的環(huán)境主要有實(shí)驗(yàn)室環(huán)境或是海洋環(huán)境下，但是實(shí)際氯離子的環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜且嚴(yán)酷的具有地域性的腐蝕環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室難以模擬實(shí)際的海洋環(huán)境，所以對氯離子的滲透研究還有待進(jìn)一步發(fā)展，建立更加有效的實(shí)驗(yàn)支撐。我國海洋戰(zhàn)略的發(fā)展使得各種碼頭港口建設(shè)不斷發(fā)展，海洋工程在我國迅速發(fā)展，大量研究和工程實(shí)驗(yàn)表明，氯離子對混凝土的工作性以及強(qiáng)度等有著重要的影響，具體的解決方法還要進(jìn)行長期的實(shí)驗(yàn)論證。

3.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子研究

所以進(jìn)行研究時(shí)可以用滲透法，研究的方式較多，要求較高。相關(guān)部門的實(shí)踐過程主要如下：

3.1實(shí)驗(yàn)材料

利用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的普通硅酸鹽水泥，干燥碎石，礦粉。在實(shí)驗(yàn)中用粉煤灰和礦粉等量替代水泥，通過不同方式的控制變量進(jìn)行研究。通過不同材料的混凝土配合比來進(jìn)行強(qiáng)度抗壓對比，得出研究結(jié)論。

3.2實(shí)驗(yàn)方法

3.2.1海邊暴露實(shí)驗(yàn)法

將混凝土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下浸泡一段時(shí)間過后，除兩個(gè)混凝土側(cè)面作為實(shí)驗(yàn)的地方，將其余部分通過特殊材料進(jìn)行密封，作為后期對照試驗(yàn)的材料，保證氯離子在混凝土中的侵蝕方向是唯一的，可以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出不同的試件后，放入海邊環(huán)境的大氣區(qū)、潮汐區(qū)和水下區(qū)，保證不同環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對完整。等試驗(yàn)時(shí)間過后，便可以將試驗(yàn)品帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氯離子含量分析。實(shí)驗(yàn)中的氯離子含量與許多客觀因素都有著密切的關(guān)系，所以可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表的方式展現(xiàn)，得出氯離子含量曲線圖，有利于信息更加直觀清晰。

3.2.2氯離子測定實(shí)驗(yàn)

將滿足實(shí)驗(yàn)條件的混凝土試件運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室過后，需要對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行一定處理后再進(jìn)行分析處理。利用標(biāo)準(zhǔn)的混凝土粉末機(jī)按照標(biāo)準(zhǔn)分層進(jìn)行打磨過后，在將暴露在表面的腐蝕部分進(jìn)行打磨，注意實(shí)驗(yàn)的步驟和方法，否則實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度會(huì)降低。將收集的粉末材料按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室分析方法進(jìn)行材料分析，不論是實(shí)驗(yàn)材料的量，還是用于實(shí)驗(yàn)的溶液以及添加的順序和方法，都有具體的參考依據(jù)和行為方式，要保證實(shí)驗(yàn)的過程符合相關(guān)的規(guī)定。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3.1海洋大氣區(qū)試驗(yàn)

海洋大氣區(qū)主要是濃度較高的水汽或是鹽霧，所以氯離子主要是通過濃度較高的懸浮分子進(jìn)行傳播的。隨著大氣環(huán)境的變化，氯離子在混凝土表面相互分離，侵入到混凝土試件內(nèi)部，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)造成嚴(yán)重破壞，銹蝕的鋼筋會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性造成破壞。氯離子的含量會(huì)隨著深度的增加而減少，說明氯離子的侵入能力會(huì)受到混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，所以密度較低的混凝土更容易遭到侵蝕。

3.3.2海洋潮汐區(qū)

混凝土試件在海洋潮汐環(huán)境下會(huì)因?yàn)槌毕难h(huán)作用對氯離子侵入的速度造成影響。所以對于干濕循環(huán)的劣化環(huán)境中的氯離子，也會(huì)加速侵入混凝土試件內(nèi)部的速率。通過對不同的海洋潮汐環(huán)境的實(shí)驗(yàn)得出，混凝土試件抵抗氯離子侵入性能由強(qiáng)到弱跟具體的材料有重要關(guān)系?；炷林械乃z含量越高則對抵抗氯離子侵入的能力就越強(qiáng)?；炷恋牟牧喜煌瑑?nèi)部結(jié)構(gòu)間的縫隙就會(huì)改變，密實(shí)度不同則對混凝土中抵抗有害物質(zhì)的性能便有不同的影響。

3.3.3海洋水下區(qū)的試驗(yàn)

海洋水下區(qū)的氯離子在侵入實(shí)驗(yàn)過程中，試件內(nèi)部被侵入方式主要是飽水狀態(tài)下的自由擴(kuò)散。在沒有外力的作用下，氯離子也能通過離子的自由運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散到混凝土試件內(nèi)部，所以海洋水下區(qū)的侵蝕作用最為明顯?；炷猎嚰?nèi)部抵抗氯離子侵入的能力會(huì)隨著水膠比的增加而減少，隨著時(shí)間的增加，侵蝕的現(xiàn)象就會(huì)越嚴(yán)重。由于水膠比較大的混凝土試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)是較為松散的，所以氯離子抵抗能力會(huì)下降。但是控制混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，添加輔助的摻合料就可以提高混凝土中抵抗氯離子侵蝕的能力。

4.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子的結(jié)論

根據(jù)不同的試驗(yàn)環(huán)境的數(shù)據(jù)分析，可以得出不同環(huán)境下的氯離子侵蝕能力有所不同。筆者經(jīng)過調(diào)查整理，得出混凝土在海洋暴露過程中的氯離子有以下的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。海洋環(huán)境暴露的情況下，不同的氯離子侵蝕機(jī)理作用下，氯離子侵蝕的程度在潮汐區(qū)最大，在大氣區(qū)是最弱的，但是氯離子的侵蝕效果會(huì)隨著混凝土的使用期限增加而增加?；炷林械乃z比是重要的材料，但是試件中的水膠比的提高，會(huì)造成混凝土中抵抗氯離子滲透的能力降低。不同環(huán)境中的氯離子含量會(huì)隨著深度變化有一定的變化。但是潮汐區(qū)的干濕環(huán)境變化，對侵蝕能力是非常有利的環(huán)境，所以不同環(huán)境下的氯離子依舊是在潮汐區(qū)腐蝕最為嚴(yán)重。干濕條件變化會(huì)使得混凝土試件吸附氯離子的能力增強(qiáng)，導(dǎo)致氯離子含量相較于其他環(huán)境下都有明顯的提高。實(shí)際環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)可以添加一定的材料可以調(diào)節(jié)具體的結(jié)構(gòu)，增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)抵抗氯離子的能力，阻止氯離子等有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，確保鋼筋銹蝕度等耐久性問題得到更好解決，提高具體的質(zhì)量。

5.結(jié)束語

綜上所述，混凝土在海洋暴露過程中受氯離子影響的程度受很多因素影響，進(jìn)行氯離子滲透研究時(shí)應(yīng)該盡可能充分考慮影響的因素。文章就當(dāng)下的氯離子對混凝土的影響進(jìn)行分析，從具體的實(shí)驗(yàn)過程中得出海洋暴露過程中的氯離子的變化和規(guī)律。研究海洋環(huán)境中的氯離子的相關(guān)規(guī)律，可以促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量的提高，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步都有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛煥，金祖權(quán)，王曉杰.混凝土在海洋暴露過程中的氯離子滲透研究[J].海洋工程，2015，33（5）：60-65.

[2]曲同嘉.海洋環(huán)境下長期暴露混凝土的微結(jié)構(gòu)和氯離子滲透性研究[D].青島理工大學(xué)，2013.粉煤灰，2013，25（6）：36-39.（待確定）

[3]馬志鳴，趙鐵軍，王鵬剛.海邊暴露環(huán)境下混凝土抗氯離子滲透性試驗(yàn)研究[J].

[4]徐皕，徐惠.海洋環(huán)境下混凝土中氯離子滲透性能研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（4）：108-109.

[5]朱雅仙，蔡偉成，李巖，等.海洋環(huán)境下混凝土中氯離子的擴(kuò)散系數(shù)[J].腐蝕與防護(hù)，2013，31（8）：587-590.

[6]楊海成，徐振山，田雨，等.我國北方海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)表面涂層暴露試驗(yàn)研究[J].中國港灣建設(shè)，2014（11）：34-37.