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变电站外层构架体蚀化原则

发布时间:2013-01-05

  混凝土的碳化作用混凝土的碳化系指空气中的CO2等酸性气体与混凝土中的Ca(OH)2发生化学反应,生成CaCO3的中性化过程。化学表达式如下:Ca(OH)2+H2O+CO2=CaCO3+2H2O一般情况下,新混凝土中Ca(OH)2的含量可占水化产物的10%15%,混凝土中的pH值可达125135,从而使钢筋保持钝化状态。保持钢筋钝化的最低碱度为pH=115,但碳化结果可使pH值低于9,此时钢筋的锈蚀就不可避免了。


  碳化除降低混凝土中的pH值外,也对混凝土本身的性能和结构的力学特性产生影响。研究结果表明,混凝土碳化后抗压强度提高,但其屈服变形与极限变形变小,变形能力显著降低。此外,碳化使混凝土产生碳化收缩现象,导致混凝土表面产生收缩裂缝。

  碱骨料反应碱骨料反应系指混凝土原材料中的水泥、混合骨料、添加剂和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料的活性成分(氧化硅、碳酸盐等)发生反应,引起混凝土的膨胀、开裂甚至破坏的全过程。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀开裂,改变混凝土的微结构,使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学指标明显下降,严重影响结构的安全使用性。

  反应机理有两种类型:碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应。在碱-硅酸反应中,碱与骨料中的活性SiO2反应,生成硅酸凝胶,其吸水膨胀后产生内应力,导致混凝土膨胀开裂;在碱-碳酸盐反应中,碱与骨料中的碳酸钙反应,将白云石转化为水镁石和类黏土,水镁石结晶重排和类黏土吸水膨胀产生应力导致混凝土表层破坏。

  碱骨料反应的特点是反应缓慢,持续时间长。混凝土结构产生明显破坏一般在1年以上,有时甚至达1020年。它的发生需要三个条件:一是混凝土原材料中含碱量高;二是骨料中含活性成分;三是有水分的供给。缓慢碱骨料反应的最终结果是混凝土逐渐破坏。

  侵蚀性介质腐蚀侵蚀性介质腐蚀主要包括氯盐的腐蚀和硫酸盐、酸类及碱类腐蚀等。氯盐的腐蚀是破坏混凝土结构的重要因素,环境游离的Cl-离子(如海水、海风、工业污染源、恶化环境介质等)一旦渗入,将与混凝土中的3CaO2Al2O33H3O等起反应,生成易溶的CaCl2和大量结晶水及体积增大数倍的固相化合物,造成混凝土的膨胀破坏。Cl-离子不仅造成混凝土的腐蚀,而且还能加速钢筋的锈蚀。其作用的机理有:一是破坏钝化膜,当Cl-离子进入混凝土中达到钢筋表面并吸附于局部钝化膜处时,可使该处的pH值迅速降到4以下,造成钢筋表面的脱钝;二是形成腐蚀电池,局部钝化膜破坏后,坑蚀发展非常迅速;三是失去极化作用,加速阳极反应过程;四是Cl-离子的导电作用,提高腐蚀电池的腐蚀效率。

  硫酸盐类腐蚀与氯盐腐蚀相似,硫酸盐溶液与混凝土中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应,体积膨胀,混凝土瓦解破坏。混凝土遭受硫酸盐侵蚀的特征是其表面发白,然后出现裂缝并开始剥落,整体混凝土呈易碎松散状态。

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