改良鹽漬土對混凝土的腐蝕性的研究綜述

郭莉英

【摘 要】根據(jù)國內(nèi)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在鹽漬土中摻入一定量的粉煤灰、硅灰以及水泥可固化鹽漬土增強(qiáng)混凝土的抗腐蝕性，設(shè)計(jì)粉煤灰、硅灰以及水泥摻量配和比，研究出不同粉煤灰、硅灰以及水泥摻量固化鹽漬土對混凝土抗腐蝕性能的影響規(guī)律，并對鹽漬土的一些工程性質(zhì)進(jìn)行改良。

【關(guān)鍵詞】硅灰；粉煤灰；水泥；抗腐蝕性

【Abstract】According to the relevant domestic research found mixed with a certain amount of fly ash in saline soil， cement and silica fume concrete to enhance corrosion resistance， design fly ash， silica fume and cement content and with ratio study different fly ash， silica fume and cement content of the concrete solidified saline soil corrosion influence of energy， make improvements and some of the engineering properties of salinized soil.

【Key words】Silica fume； Fly ash cement； Corrosion resistance

0 引言

鹽漬土的主要特征是土中含有鹽，尤其是易溶鹽，土中可溶鹽溶解，對混凝土公路橋涵及構(gòu)造物具有明顯的腐蝕性，并對結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)和地下設(shè)施構(gòu)成一種較嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，影響其耐久性和安全性。近些年來，隨著西部經(jīng)濟(jì)大開發(fā)帶來的交通量的迅速增長，道路運(yùn)輸尤為不暢，需要修筑大量公路橋梁隧道，這些中大型工程建設(shè)將難以避免的涉及到鹽漬土地基。因此，鹽漬土地區(qū)水泥混凝土的抗腐蝕性問題成為了影響公路橋涵及構(gòu)造物正常運(yùn)營的關(guān)鍵問題。處理好鹽漬土地區(qū)公路的基層填料，將對交通建設(shè)的快速發(fā)展具有重大意義。

1 鹽漬土對混凝土的腐蝕機(jī)理

鹽漬土的腐蝕性分為兩類：一類是化學(xué)侵蝕，一類是物理侵蝕。氯離子和硫酸根離子對混凝土結(jié)構(gòu)物具有嚴(yán)重的腐蝕作用。鹽漬土含有大量的有害成分：硫酸鹽、氯鹽。硫酸根離子滲入混凝土中和水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成具有膨脹性的腐蝕產(chǎn)物，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就使混凝土產(chǎn)生開裂、剝落和潰散等現(xiàn)象，從而使混凝土的強(qiáng)度和粘接性能喪失而發(fā)生破壞，并導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久壽命降低[1]。氯鹽中的氯化銨和混凝土中的Ca（OH）2反應(yīng)，生成溶解度較大的CaCl2和氨氣，造成混凝土的腐蝕破壞。此外，盧木、王濮信和盧金勇等人在《混凝土中鋼筋銹蝕的研究現(xiàn)狀》中闡述了氯離子還會對混凝土中鋼筋進(jìn)行銹蝕。氯離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生活化進(jìn)而開始銹蝕[2]。

物理侵蝕主要表現(xiàn)在混凝土中存在很多空隙，鹽漬土中的硫酸鹽和氯鹽等容易侵入到混凝土中，這些鹽類可以通過溫度和濕度等外界條件的變化后轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水化物，鹽類結(jié)晶會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生巨大的膨脹應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。在晝夜溫差較大的寧夏地區(qū)，白天溫度較高，鹽的溶解度高且蒸發(fā)旺盛，進(jìn)入夜間后由于溫度降低，鹽的溶解度隨著溫度的降低而析出晶體，結(jié)晶物析出使混凝土空隙體積增大，導(dǎo)致混凝土破裂[3]。

2 硅灰增強(qiáng)混凝土的抗腐蝕性研究

硅灰是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅時(shí)，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量的具有很強(qiáng)揮發(fā)性的SiO2和Si氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成的粉末。硅灰的平均顆粒尺寸極其微小，是一種很好的填充材料，能夠填充混凝土顆粒間的孔隙，減小混凝土內(nèi)部孔隙比，使混凝土的致密性得到提高，顯著延長混凝土的使用壽命。特別是在氯鹽、硫酸鹽等侵蝕的鹽漬土中，加入硅灰后混凝土的密實(shí)度提高，氯離子和硫酸根離子很難進(jìn)入混凝土內(nèi)部，可使混凝土的耐久性提高一倍甚至數(shù)倍[4]。王洋、將玉川等在《硅灰對高性能混凝土長期耐久性能的影響》中通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，硅灰對高性能混凝土抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕和抑制堿骨料反應(yīng)等耐久性方面具有很大作用[5]。

3 粉煤灰增強(qiáng)混凝土的的抗腐蝕性研究

粉煤灰是一種人工火山灰質(zhì)混合材料，它本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當(dāng)以粉狀及水存在時(shí)，能在常溫條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種能夠增加強(qiáng)度和耐久性的材料。高禮雄、姚燕和王玲在《粉煤灰對混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響》中提出當(dāng)R值<1.5時(shí)，粉煤灰提高了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。一方面，通過火山灰反應(yīng)，使Ca（OH）2的含量降低，減少綠礬石和石膏的生成，從組織上改善混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。另一方面，粉煤灰顆粒呈多孔型蜂窩狀組織，具有較高的吸附活性，通過二次水化和填充效應(yīng)使混凝土結(jié)構(gòu)更加細(xì)化密實(shí)[6]。蔡路、陳太林等在《粉煤灰對混凝土抗氯離子滲透性的影響研究》中詳細(xì)闡述了粉煤灰在活性效應(yīng)、微集料填充效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)以及吸附效應(yīng)等的作用下，使混凝土對氯離子的固化能力得到很大提高，同時(shí)增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度和耐久性[7]。

4 水泥增強(qiáng)混凝土抗腐蝕性研究

水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣，這些成分都具有耐化學(xué)腐蝕的作用。郭立葉在《鹽漬土路基處理方法與施工工藝研究》文中講到，將水泥、石灰及粉煤灰加入鹽漬土中改良鹽漬土，水泥不僅可以和石灰、粉煤灰發(fā)生反應(yīng)，水泥中的礦物成分還可以和土中的水分通過水化作用生成的水化物與土進(jìn)行離子交換和團(tuán)?；饔茫雇林形⒘＿M(jìn)一步結(jié)合起來，形成較大的土團(tuán)進(jìn)而封閉土團(tuán)間的空隙，加強(qiáng)土的強(qiáng)度，同時(shí)抵抗鹽漬土中鹽類的侵蝕[8]。邢愛國等在高速公路水泥固化鹽漬土的實(shí)驗(yàn)中得出隨著水泥摻和比的增加，水泥固化鹽漬土的強(qiáng)度增大。但在不同的齡期，單位水泥摻和比的增加引起的強(qiáng)度增長值不同[9]。

5 展望

在我國寧夏地區(qū)存在大量的鹽漬土地帶，用單純的混凝土修筑的建筑物被腐蝕損壞現(xiàn)象隨處可見。有關(guān)部門每年耗費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行治理，但效果不理想，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。國內(nèi)有關(guān)研究已知，在鹽漬土中加入硅灰、粉煤灰和水泥對固化鹽漬土，提高混凝土的抗腐蝕性具有很大的改善。硅灰是大工業(yè)冶煉中的副產(chǎn)物，用環(huán)保設(shè)備回收的細(xì)粉。粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。借助硅灰、粉煤灰這些工業(yè)廢渣對鹽漬土進(jìn)行改良，不僅能降低成本，變廢為寶，而且能提高混凝土的抗硫酸鹽和氯鹽性能和耐化學(xué)侵蝕性能、抗?jié)B透性、減少混凝土的收縮和開裂以及抑制雜散電流對混凝土中鋼筋的腐蝕，使其產(chǎn)生較好的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效應(yīng)。

改善鹽漬土的腐蝕性，并不是簡單的加入硅灰、粉煤灰以及水泥，仍存在一些問題：（1）劉可心等在《硅灰對混凝土開裂敏感性的影響》文中講到，摻入硅灰，混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性得到進(jìn)一步提高，但由于硅灰具有高活性，使得混凝土的水化熱和收縮增加，使混凝土早期開裂的可能性提高[10]；（2）張蔚等通過采用不同摻量粉煤灰對混凝土性能的研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，摻入粉煤灰后，混凝土性能得到明顯提高，但混凝土早期強(qiáng)度增加緩慢，且后期當(dāng)粉煤灰摻量過大時(shí)，混凝土強(qiáng)度迅速降低[11]。

所以，控制硅灰、粉煤灰和水泥的摻量，在加強(qiáng)混凝土抗腐蝕性的同時(shí)，保證混凝土的力學(xué)性能和工程性質(zhì)。通過設(shè)計(jì)粉煤灰、硅灰以及水泥摻量的配合比，研究不同配合比下固化鹽漬土對混凝土的抗腐蝕性能的研究規(guī)律和力學(xué)性能規(guī)律，研究出改良鹽漬土的最佳配合比，為今后更加科學(xué)的改良鹽漬土提供理論依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]劉曉林.硅灰對混凝土性能的影響[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2015（1）：14-16.

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[6]高禮雄，姚燕，王玲.粉煤灰對混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25（2）：205-207.

[7]蔡路，陳太林，王浩.粉煤灰對混凝土抗氯離子滲透性的影響研究[J].房材與應(yīng)用，2006，34（3）：1-3.

[8]郭立葉.鹽漬土路基處理方法與施工工藝研究[D].長安大學(xué)，2012.

[9]邢愛國，李世爭，陳龍珠.高速公路水泥固化鹽漬土的試驗(yàn)研究[J].公路，2007 （7）：76-80.

[10]劉可心，李進(jìn)輝，屠柳青，等.硅灰對混凝土開裂敏感性的影響[J].施工技術(shù)， 2009，2.

[11]張蔚，劉洪學(xué).不同摻量的粉煤灰對混凝土性能的影響[J].福建建材，2008（4）： 10-12.

[責(zé)任編輯：王楠]