水泥中氯離子危害分析及防治措施
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1.Cl-造成水泥混凝土危害的原因
普遍研究認(rèn)為因C l-的存在，水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部所發(fā)生的“電化反應(yīng)”是導(dǎo)致鋼筋銹蝕、造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害的一個重要原因。通過深入分析我們發(fā)現(xiàn)，除了“電化反應(yīng)”外，水泥 混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生的“氧化反應(yīng)”和“堿骨料反應(yīng)”及“酸堿腐蝕反應(yīng)”也是造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害不可忽視的原因。
在水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)所發(fā)生的“電化反應(yīng)”、“氧化反應(yīng)”、“堿骨料反應(yīng)”及“酸堿腐蝕反應(yīng)”過程中，C l-始終對這些危害反應(yīng)的發(fā)生起著“誘導(dǎo)”作用。這種“誘導(dǎo)”作用，主要是由C l-的特性及與它相結(jié)合的堿金屬、堿土金屬離子Mx+所構(gòu)成的離子化合物M C lx的性質(zhì)所決定的。
2.影響危害反應(yīng)的因素
根據(jù)氯離子“誘導(dǎo)”水泥混凝土造成的危害反應(yīng)機(jī)理，我們認(rèn)為影響危害反應(yīng)的因素主要有以下幾方面：
（1）Cl-濃度越高，也就意味著M C lx的含量越大，危害反應(yīng)越激烈；隨著時間的延長，危害的程度也越嚴(yán)重。（2）空氣濕度越大或混凝土構(gòu)件周圍環(huán)境潮濕，危害反應(yīng)越易發(fā)生，危害性越大。（3）環(huán)境溫度越高，危害反應(yīng)加劇，危害的程度加重。（4）時間越長，危害反應(yīng)持續(xù)越久，危害的程度也就逐步擴(kuò)大。（5）混凝土結(jié)構(gòu)越薄或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙率越大，危害反應(yīng)越迅速，危害的程度也越大。（6）處于酸、堿的環(huán)境中或存在其他介質(zhì)侵蝕的情況下，危害反應(yīng)加快。
3.危害反應(yīng)的預(yù)防和治理
為了有效控制C l-對水泥混凝土造成的危害，首先我們必須要了解C l-的主要來源，做到從源頭上進(jìn)行嚴(yán)格控制；其次，我們要根據(jù)C l-危害反應(yīng)機(jī)理，采取各種科學(xué)的預(yù)防和治理措施。
?。?）水泥中C l-的主要來源水泥中的C l-主要來源于水泥自身（水泥熟料、混合材）和水泥中摻入的外加劑。有人認(rèn)為水泥自身的C l-主要來源于混合材，其理論根據(jù)是因為熟料已經(jīng)過水泥窯內(nèi)的高溫煅燒，其中C l-已被揮發(fā)。針對這一觀點(diǎn)，我們將N a C l 在高溫爐中進(jìn)行了灼燒試驗：在810℃N a C l 固體開始變成熔融狀，840℃全部變?yōu)槿廴隗w，在1400℃恒溫灼燒30分鐘，其損失量只有12.72%。雖然旋窯內(nèi)最高溫可以達(dá)到1700℃～1800℃（立窯內(nèi)最高溫度一般為1350℃～1450℃），但它的尾氣離開最上端旋風(fēng)預(yù)熱筒的溫度只有320℃～350℃，而在低端兩級旋風(fēng)預(yù)熱筒內(nèi)溫度一般為750℃～870℃，并在這兩級旋風(fēng)預(yù)熱筒內(nèi)物料易發(fā)生粘堵現(xiàn)象，我們認(rèn)為這與M C lx在該溫度范圍內(nèi)變成熔融體，增加了物料的黏度有關(guān)。上述情況表明，C l-在熟料煅燒過程中不可能大部分地?fù)]發(fā)掉，即使有揮發(fā)也只是相對很少的一部分。此外，我們對全國不同地區(qū)的多家水泥企業(yè)生產(chǎn)的熟料及使用的混合材進(jìn)行了C l-檢測分析，結(jié)果顯示熟料中C l-為0.011%～0.053%，混合材中C l-為0.005%～0.012%。通過以上分析表明，水泥自身的C l-在一般情況下主要來源于熟料。而除了水泥自身的C l-外，水泥中C l-的另一個主要來源是水泥外加劑。近年來市場上出現(xiàn)了各種類型的助磨劑、增強(qiáng)劑，這些水泥外加劑中含有的C l-應(yīng)引起水泥企業(yè)的高度重視。由于人們普遍缺乏對水泥中C l-含量的危害性認(rèn)識，以及國家以前沒有出臺對水泥中C l-要求的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致我國水泥外加劑產(chǎn)業(yè)處于魚目混珠、良莠不齊的無序狀態(tài)。傳統(tǒng)的粉體水泥外加劑主要成分是廉價易得而又具有較好增強(qiáng)效果的NaCl （鹽），而這種產(chǎn)品帶入水泥中的C l-遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水泥國家標(biāo)準(zhǔn)中Cl-≤0.06%的要求。
?。?）對水泥生產(chǎn)過程中的C l-要嚴(yán)格控制水泥企業(yè)為了適應(yīng)國家水泥新標(biāo)準(zhǔn)對水泥中C l-的控制要求，必須要先制定本企業(yè)水泥C l-的內(nèi)控指標(biāo)，完善對C l-的檢測試驗條件，提高對C l-的檢測能力，以確保C l-檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。水泥企業(yè)應(yīng)對水泥生產(chǎn)過程中各種原料的C l-進(jìn)行系統(tǒng)的檢測分析，合理選擇原料，以滿足水泥生產(chǎn)對C l-的控制要求。在選擇水泥外加劑時，水泥企業(yè)應(yīng)優(yōu)先考慮外加劑的摻量和產(chǎn)品中C l-含量，也就是外加劑產(chǎn)品帶入水泥中C l-的含量；對外加劑要做到“先檢測，后使用”，要對同一批外加劑產(chǎn)品中的C l-進(jìn)行“分割樣”檢測；此外，外加劑中的C l-
含量應(yīng)保持相對穩(wěn)定，在使用外加劑過程中一定要保證外加劑的摻量準(zhǔn)確。
（3）水泥混凝土工程應(yīng)注意C l-的危害性由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的C l-易引發(fā)危害反應(yīng)，對水泥混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞，下列特殊結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)工程的水泥混凝土更應(yīng)對C l-的危害采取有效防范措施。
①預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。②大體積混凝土。③含有堿活性骨料的混凝土。④相對濕度大于80%的環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)，處于水位變化、雨天及經(jīng)常受水淋、受水流沖擊的結(jié)構(gòu)。⑤經(jīng)常處于60℃以上溫度的結(jié)構(gòu)，需經(jīng)蒸養(yǎng)的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件。⑥直接接觸酸、堿或其他侵蝕性介質(zhì)結(jié)構(gòu)。⑦使用冷拉鋼筋后冷拔低碳鋼絲的結(jié)構(gòu)。⑧薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，中級和重級工作制吊車的梁、屋架、落錘及鍛錘混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。⑨有裝飾要求的混凝土，特別是要求表面色彩一致或表面有金屬裝飾物的混凝土。⑩使用直流電源的結(jié)構(gòu)及距離高壓直流電源100米以內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
?。?）鋼筋銹蝕的防治措施我們對鋼筋銹蝕采取防治措施并不是放棄對水泥Cl-的嚴(yán)格要求，而是為了實現(xiàn)水泥混凝土具有更好的耐久性的目的。防銹措施主要通過阻止H2O 和O2對混凝土內(nèi)部的侵入，阻止陽極產(chǎn)生電子或阻止陰極吸收電子的能力從而達(dá)到抑制危害反應(yīng)的目的。
?、僭诨炷潦┕ぶ?，應(yīng)確保一定的水泥配比量，維持混凝土內(nèi)部的堿度，以保護(hù)鋼筋的鈍化膜。②摻用粉煤灰、礦渣粉、硅灰等混合材，以提高混凝土保護(hù)層的密實性，同時適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層的厚度。③延長混凝土拌和時間并充分養(yǎng)護(hù)。④在混凝土拌和物中摻用阻銹劑。⑤采用陰極保護(hù)技術(shù)。⑥在混凝土表面涂覆膜。⑦直接在鋼筋表面涂刷阻銹劑。
防銹措施雖然有一定的效果，但也存在以下不足：如有的施工技術(shù)較復(fù)雜并需增加較高的投入成本；有的使用了有毒性的物質(zhì)，對人體和環(huán)境造成危害；有的措施會對混凝土的強(qiáng)度增長帶來負(fù)面影響；有的防銹效果還有待于長期驗證評價，等等。因此，要采取防銹措施，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
普遍研究認(rèn)為因C l-的存在，水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部所發(fā)生的“電化反應(yīng)”是導(dǎo)致鋼筋銹蝕、造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害的一個重要原因。通過深入分析我們發(fā)現(xiàn)，除了“電化反應(yīng)”外，水泥 混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生的“氧化反應(yīng)”和“堿骨料反應(yīng)”及“酸堿腐蝕反應(yīng)”也是造成水泥混凝土結(jié)構(gòu)危害不可忽視的原因。
在水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)所發(fā)生的“電化反應(yīng)”、“氧化反應(yīng)”、“堿骨料反應(yīng)”及“酸堿腐蝕反應(yīng)”過程中，C l-始終對這些危害反應(yīng)的發(fā)生起著“誘導(dǎo)”作用。這種“誘導(dǎo)”作用，主要是由C l-的特性及與它相結(jié)合的堿金屬、堿土金屬離子Mx+所構(gòu)成的離子化合物M C lx的性質(zhì)所決定的。
2.影響危害反應(yīng)的因素
根據(jù)氯離子“誘導(dǎo)”水泥混凝土造成的危害反應(yīng)機(jī)理，我們認(rèn)為影響危害反應(yīng)的因素主要有以下幾方面：
（1）Cl-濃度越高，也就意味著M C lx的含量越大，危害反應(yīng)越激烈；隨著時間的延長，危害的程度也越嚴(yán)重。（2）空氣濕度越大或混凝土構(gòu)件周圍環(huán)境潮濕，危害反應(yīng)越易發(fā)生，危害性越大。（3）環(huán)境溫度越高，危害反應(yīng)加劇，危害的程度加重。（4）時間越長，危害反應(yīng)持續(xù)越久，危害的程度也就逐步擴(kuò)大。（5）混凝土結(jié)構(gòu)越薄或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙率越大，危害反應(yīng)越迅速，危害的程度也越大。（6）處于酸、堿的環(huán)境中或存在其他介質(zhì)侵蝕的情況下，危害反應(yīng)加快。
3.危害反應(yīng)的預(yù)防和治理
為了有效控制C l-對水泥混凝土造成的危害，首先我們必須要了解C l-的主要來源，做到從源頭上進(jìn)行嚴(yán)格控制；其次，我們要根據(jù)C l-危害反應(yīng)機(jī)理，采取各種科學(xué)的預(yù)防和治理措施。
?。?）水泥中C l-的主要來源水泥中的C l-主要來源于水泥自身（水泥熟料、混合材）和水泥中摻入的外加劑。有人認(rèn)為水泥自身的C l-主要來源于混合材，其理論根據(jù)是因為熟料已經(jīng)過水泥窯內(nèi)的高溫煅燒，其中C l-已被揮發(fā)。針對這一觀點(diǎn)，我們將N a C l 在高溫爐中進(jìn)行了灼燒試驗：在810℃N a C l 固體開始變成熔融狀，840℃全部變?yōu)槿廴隗w，在1400℃恒溫灼燒30分鐘，其損失量只有12.72%。雖然旋窯內(nèi)最高溫可以達(dá)到1700℃～1800℃（立窯內(nèi)最高溫度一般為1350℃～1450℃），但它的尾氣離開最上端旋風(fēng)預(yù)熱筒的溫度只有320℃～350℃，而在低端兩級旋風(fēng)預(yù)熱筒內(nèi)溫度一般為750℃～870℃，并在這兩級旋風(fēng)預(yù)熱筒內(nèi)物料易發(fā)生粘堵現(xiàn)象，我們認(rèn)為這與M C lx在該溫度范圍內(nèi)變成熔融體，增加了物料的黏度有關(guān)。上述情況表明，C l-在熟料煅燒過程中不可能大部分地?fù)]發(fā)掉，即使有揮發(fā)也只是相對很少的一部分。此外，我們對全國不同地區(qū)的多家水泥企業(yè)生產(chǎn)的熟料及使用的混合材進(jìn)行了C l-檢測分析，結(jié)果顯示熟料中C l-為0.011%～0.053%，混合材中C l-為0.005%～0.012%。通過以上分析表明，水泥自身的C l-在一般情況下主要來源于熟料。而除了水泥自身的C l-外，水泥中C l-的另一個主要來源是水泥外加劑。近年來市場上出現(xiàn)了各種類型的助磨劑、增強(qiáng)劑，這些水泥外加劑中含有的C l-應(yīng)引起水泥企業(yè)的高度重視。由于人們普遍缺乏對水泥中C l-含量的危害性認(rèn)識，以及國家以前沒有出臺對水泥中C l-要求的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致我國水泥外加劑產(chǎn)業(yè)處于魚目混珠、良莠不齊的無序狀態(tài)。傳統(tǒng)的粉體水泥外加劑主要成分是廉價易得而又具有較好增強(qiáng)效果的NaCl （鹽），而這種產(chǎn)品帶入水泥中的C l-遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水泥國家標(biāo)準(zhǔn)中Cl-≤0.06%的要求。
?。?）對水泥生產(chǎn)過程中的C l-要嚴(yán)格控制水泥企業(yè)為了適應(yīng)國家水泥新標(biāo)準(zhǔn)對水泥中C l-的控制要求，必須要先制定本企業(yè)水泥C l-的內(nèi)控指標(biāo)，完善對C l-的檢測試驗條件，提高對C l-的檢測能力，以確保C l-檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。水泥企業(yè)應(yīng)對水泥生產(chǎn)過程中各種原料的C l-進(jìn)行系統(tǒng)的檢測分析，合理選擇原料，以滿足水泥生產(chǎn)對C l-的控制要求。在選擇水泥外加劑時，水泥企業(yè)應(yīng)優(yōu)先考慮外加劑的摻量和產(chǎn)品中C l-含量，也就是外加劑產(chǎn)品帶入水泥中C l-的含量；對外加劑要做到“先檢測，后使用”，要對同一批外加劑產(chǎn)品中的C l-進(jìn)行“分割樣”檢測；此外，外加劑中的C l-
含量應(yīng)保持相對穩(wěn)定，在使用外加劑過程中一定要保證外加劑的摻量準(zhǔn)確。
（3）水泥混凝土工程應(yīng)注意C l-的危害性由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的C l-易引發(fā)危害反應(yīng)，對水泥混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞，下列特殊結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)工程的水泥混凝土更應(yīng)對C l-的危害采取有效防范措施。
①預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。②大體積混凝土。③含有堿活性骨料的混凝土。④相對濕度大于80%的環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu)，處于水位變化、雨天及經(jīng)常受水淋、受水流沖擊的結(jié)構(gòu)。⑤經(jīng)常處于60℃以上溫度的結(jié)構(gòu)，需經(jīng)蒸養(yǎng)的鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件。⑥直接接觸酸、堿或其他侵蝕性介質(zhì)結(jié)構(gòu)。⑦使用冷拉鋼筋后冷拔低碳鋼絲的結(jié)構(gòu)。⑧薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，中級和重級工作制吊車的梁、屋架、落錘及鍛錘混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。⑨有裝飾要求的混凝土，特別是要求表面色彩一致或表面有金屬裝飾物的混凝土。⑩使用直流電源的結(jié)構(gòu)及距離高壓直流電源100米以內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
?。?）鋼筋銹蝕的防治措施我們對鋼筋銹蝕采取防治措施并不是放棄對水泥Cl-的嚴(yán)格要求，而是為了實現(xiàn)水泥混凝土具有更好的耐久性的目的。防銹措施主要通過阻止H2O 和O2對混凝土內(nèi)部的侵入，阻止陽極產(chǎn)生電子或阻止陰極吸收電子的能力從而達(dá)到抑制危害反應(yīng)的目的。
?、僭诨炷潦┕ぶ?，應(yīng)確保一定的水泥配比量，維持混凝土內(nèi)部的堿度，以保護(hù)鋼筋的鈍化膜。②摻用粉煤灰、礦渣粉、硅灰等混合材，以提高混凝土保護(hù)層的密實性，同時適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層的厚度。③延長混凝土拌和時間并充分養(yǎng)護(hù)。④在混凝土拌和物中摻用阻銹劑。⑤采用陰極保護(hù)技術(shù)。⑥在混凝土表面涂覆膜。⑦直接在鋼筋表面涂刷阻銹劑。
防銹措施雖然有一定的效果，但也存在以下不足：如有的施工技術(shù)較復(fù)雜并需增加較高的投入成本；有的使用了有毒性的物質(zhì)，對人體和環(huán)境造成危害；有的措施會對混凝土的強(qiáng)度增長帶來負(fù)面影響；有的防銹效果還有待于長期驗證評價，等等。因此，要采取防銹措施，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。
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投稿：news@ccement.com
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