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水泥中氯離子危害分析以及防治措施研究

發布時間:2017/06/08

  1.Cl-造成水泥混凝土危害的原因
  普遍研究認為因Cl-的存在,水泥混凝土結構內部所發生的“電化反應”是導致鋼筋銹蝕、造成水泥混凝土結構危害的一個重要原因。通過深入分析我們發現,除了“電化反應”外,水泥混凝土結構內發生的“氧化反應”和“堿骨料反應”及“酸堿腐蝕反應”也是造成水泥混凝土結構危害不可忽視的原因。
  在水泥混凝土結構內所發生的“電化反應”、“氧化反應”、“堿骨料反應”及“酸堿腐蝕反應”過程中,Cl-始終對這些危害反應的發生起著“誘導”作用。這種“誘導”作用,主要是由Cl-的特性及與它相結合的堿金屬、堿土金屬離子Mx+所構成的離子化合物MClx的性質所決定的。
  2.影響危害反應的因素
  根據氯離子“誘導”水泥混凝土造成的危害反應機理,我們認為影響危害反應的因素主要有以下幾方面:
  (1)Cl-濃度越高,也就意味著MClx的含量越大,危害反應越激烈;隨著時間的延長,危害的程度也越嚴重。(2)空氣濕度越大或混凝土構件周圍環境潮濕,危害反應越易發生,危害性越大。(3)環境溫度越高,危害反應加劇,危害的程度加重。(4)時間越長,危害反應持續越久,危害的程度也就逐步擴大。(5)混凝土結構越薄或結構內部的孔隙率越大,危害反應越迅速,危害的程度也越大。(6)處于酸、堿的環境中或存在其他介質侵蝕的情況下,危害反應加快。
  3.危害反應的預防和治理
  為了有效控制Cl-對水泥混凝土造成的危害,首先我們必須要了解Cl-的主要來源,做到從源頭上進行嚴格控制;其次,我們要根據Cl-危害反應機理,采取各種科學的預防和治理措施。
  (1)水泥中Cl-的主要來源水泥中的Cl-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。有人認為水泥自身的Cl-主要來源于混合材,其理論根據是因為熟料已經過水泥窯內的高溫煅燒,其中Cl-已被揮發。針對這一觀點,我們將NaCl在高溫爐中進行了灼燒試驗:在810℃NaCl固體開始變成熔融狀,840℃全部變為熔融體,在1400℃恒溫灼燒30分鐘,其損失量只有12.72%。雖然旋窯內最高溫可以達到1700℃~1800℃(立窯內最高溫度一般為1350℃~1450℃),但它的尾氣離開最上端旋風預熱筒的溫度只有320℃~350℃,而在低端兩級旋風預熱筒內溫度一般為750℃~870℃,并在這兩級旋風預熱筒內物料易發生粘堵現象,我們認為這與MClx在該溫度范圍內變成熔融體,增加了物料的黏度有關。上述情況表明,Cl-在熟料煅燒過程中不可能大部分地揮發掉,即使有揮發也只是相對很少的一部分。此外,我們對全國不同地區的多家水泥企業生產的熟料及使用的混合材進行了Cl-檢測分析,結果顯示熟料中Cl-為0.011%~0.053%,混合材中Cl-為0.005%~0.012%。通過以上分析表明,水泥自身的Cl-在一般情況下主要來源于熟料。而除了水泥自身的Cl-外,水泥中Cl-的另一個主要來源是水泥外加劑。近年來市場上出現了各種類型的助磨劑、增強劑,這些水泥外加劑中含有的Cl-應引起水泥企業的高度重視。由于人們普遍缺乏對水泥中Cl-含量的危害性認識,以及國家以前沒有出臺對水泥中Cl-要求的標準,導致我國水泥外加劑產業處于魚目混珠、良莠不齊的無序狀態。傳統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效果的NaCl(鹽),而這種產品帶入水泥中的Cl-遠遠超出水泥國家標準中Cl-≤0.06%的要求。
  (2)對水泥生產過程中的Cl-要嚴格控制水泥企業為了適應國家水泥新標準對水泥中Cl-的控制要求,必須要先制定本企業水泥Cl-的內控指標,完善對Cl-的檢測試驗條件,提高對Cl-的檢測能力,以確保Cl-檢測數據的準確性。水泥企業應對水泥生產過程中各種原料的Cl-進行系統的檢測分析,合理選擇原料,以滿足水泥生產對Cl-的控制要求。在選擇水泥外加劑時,水泥企業應優先考慮外加劑的摻量和產品中Cl-含量,也就是外加劑產品帶入水泥中Cl-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品中的Cl-進行“分割樣”檢測;此外,外加劑中的Cl-
  含量應保持相對穩定,在使用外加劑過程中一定要保證外加劑的摻量準確。
  (3)水泥混凝土工程應注意Cl-的危害性由于混凝土結構內部的Cl-易引發危害反應,對水泥混凝土結構造成破壞,下列特殊結構和重點工程的水泥混凝土更應對Cl-的危害采取有效防范措施。
  ①預應力混凝土結構。
  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%的環境中使用的結構,處于水位變化、雨天及經常受水淋、受水流沖擊的結構。
  ⑤經常處于60℃以上溫度的結構,需經蒸養的鋼筋混凝土預制構件。
  ⑥直接接觸酸、堿或其他侵蝕性介質結構。
  ⑦使用冷拉鋼筋后冷拔低碳鋼絲的結構。
  ⑧薄壁混凝土結構,中級和重級工作制吊車的梁、屋架、落錘及鍛錘混凝土基礎結構等。
  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使用直流電源的結構及距離高壓直流電源100米以內的結構。
  (4)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。
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