5)汙染土系指建築場地由於生產或自然環境等綜合因素造成地基土的汙染,主要作用於地下混凝土構築物。
2 混凝土結構的腐蝕原理
鋼筋混凝土結構材料是混凝土與鋼筋的複合體,它的腐蝕形態可分為兩種:一是由於混凝土的耐久性不足,其本身被破壞,同時也由於鋼筋的裸露、腐蝕而導致整個結構的破壞;二是混凝土本身並未腐蝕,但由於外部介質的作用,導致混凝土本身化學性質的改變或引入能激發鋼筋腐蝕的離子,從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失,引起鋼筋的腐蝕。從化學成分來看,鋼筋鏽蝕物為fe(oh)3,fe(oh)2,fe3o4,h2o,feo3等,其體積比原金屬體積增大2倍~4倍。
由於鐵鏽膨脹,對混凝土保護層產生巨大的輻射壓力,其數值可達30 mpa(大於混凝土的抗拉極限強度)使混凝土保護層沿著鏽蝕的鋼筋形成裂縫(俗稱順筋裂縫)。這些裂縫進一步成為腐蝕性介質滲入鋼筋的通道,加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比裸露情況快,等到混凝土表面的裂縫開展到一定程度,混凝土保護層開始剝落,最終使構件喪失承載能力。
通常情況下,混凝土空隙中可充滿由於水泥水解時產生的氫氧化鈣飽和溶液,其鹼度很高,ph值在12以上。鋼筋在高鹼度的環境中,表面沉積一層緻密的氫氧化鐵薄膜,而轉入鈍化狀態,即使有空氣和鈍化狀態轉化為活性狀態,此時若有空氣和水分進入,鋼筋便開始生鏽,造成混凝土液相鹼度降低的原因,一般說來是由於酸性氣體與混凝土中氫氧化鈣作用的結果。酸性氣體沿著混凝土中的空隙或裂縫,從外部逐漸向內部滲透,與混凝土空隙中的氫氧化鈣溶液發生中和反應,大大降低了混凝土空隙中氫氧化鈣的濃度。
空氣中的二氧化碳屬於酸性氣體,它與混凝土中的氫氧化鈣作用(俗稱碳化作用),其反應式如下「ca(oh)2+co2→caco3+h2o。生成的碳酸鈣為微融的化合物,其飽和溶液ph值為9,遠遠小於鋼筋保持鈍化狀態所要求大於11.5的數值。
其他酸性氣體如so2,h2s,hcl,no也可以與混凝土中的氫氧化鈣作用(稱為混凝土的中性作用)但它們對鋼筋的腐蝕,除了使鋼筋成活化狀態外,還與它們中性化後生成的鹽類的性質及種類有關。某些滷離子(如cl-,i-,br-)對鈍化膜有特殊的破壞作用。它們在鋼筋保護層不被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜,使腐蝕過程得以進行。
氯離子是這一類離子中最常遇到的。氯離子半徑很小,穿透力強,很容易吸附在鋼筋陽極區的鈍化膜上,取代鈍化膜中的氧離子,使鋼筋起保護作用的氫氧化鐵變為無保護作用的氯化鐵。氯化鐵的溶解度比氫氧化鐵的溶解度大得多。
由於氯離子到達鋼筋表面的不均勻性,特別是氯離子作用在鋼筋區域性區域時,則區域性區域為陽極,形成了大陰極小陽極的腐蝕。這種抗蝕或區域性腐蝕對結構的危害較大。
影響混凝土中性化(包括碳化)速度的因素很多,但主要的因素是混凝土的密實度,即抗滲效能。混凝土愈密實,即抗滲效能愈好,則外界的氣體只能作用於混凝土表面,向內部滲透比較困難。影響混凝土密實度的主要因素是混凝土的水灰比和單位含量不同,水泥品種對混凝土的中性化速度有一定的影響;不同品種的水泥,因其摻合料的品種及含量不同,水解時生成的鹼性物質數量不同,使混凝土的中性化速度也就不同了。
普通矽酸鹽水泥的熟料含量多,摻合料的含量一般不大於15 %,其鹼度比其他品種的水泥高,中性化速度相對要慢。火山灰質矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥,由於摻合料中的活性氧化矽與水泥熟料中水解時產生的氫氧化鈣結合,從而降低了混凝土空隙中的液相鹼度,加快了碳化或中性化的速度。
3混凝土抗腐蝕性的影響因素
混凝土是一種多孔結構，在存在內外壓差的情況下，必然存在液體或氣體從高壓處向低壓處滲透的現象，這種現象稱為混凝土的滲透性。混凝土的抗滲性和混凝土的抗碳化能力對抵抗外界有害物質的耐腐蝕性及抗凍融性都有著密切的關係。一般來說，抗滲性、抗碳化能力好的混凝土耐腐蝕也就好。
通常情況下，威脅混凝土結構和耐久性的最主要形式是氯化物滲入結構內部導致的鋼筋腐蝕，通過對配合比進行優化，減小水灰比降低用水量，提高混凝土自身的密實度，切斷帶有侵蝕性的物質進入混凝土內部的通道，降低滲透性，都將顯著改善混凝
土抗腐蝕性。
4提高混凝土抗腐蝕效能的措施
4.1混凝土原材料的選擇
（1）水泥。水泥是水泥砂漿和混凝土的膠結材料。水泥類材料的強度和工程效能，是通過水泥砂漿的凝結、硬化而形成。
水泥石一旦遭受腐蝕，水泥砂漿和混凝土的效能將不復存在。由於各種水泥的礦物質組份不同，因而它們對各種腐蝕性介質的耐蝕性就有差異。正確選用水泥品種，對保證工程的耐久性與節約投資有重要意義。
（2）粗、細集料。發生鹼—集料反應的必要條件是鹼、活性集料和水。粗、細集料的耐蝕性和表面效能對混凝土的耐蝕性能具有很大影響。
集料與水泥石接觸的介面狀態對混凝土的耐蝕性有一定影響。
混凝土中所採用粗細集料，應保證緻密，同時控制材料的吸水率以及其它雜質的含量，確保材質狀況。我國幅員遼闊，集料種類千差萬別，在不少地域均發現過活性集料。這些活性集料共分兩類，一類為鹼—矽酸反應（asr），一類為鹼—碳酸鹽反應（acr）。
施工中要嚴格加強對活性集料的控制。
（3）拌合及養護用水。混凝土拌合及養護用水，應考慮其對混凝土強度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強度值的大小。
拌合水應檢查其雜質情況，防止影響砂漿及混凝土生成時雜質影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環境中的混凝土不宜採用海水拌製和養護。
4.2優化配合比
在試驗室出具的配合比的基礎上，對配合比進行優化，在保證混凝土滿足強度和幫浦送施工要求下減小水灰比，使拌合用水最少，並通過摻入膨脹劑、粉煤灰、高爐礦渣、微矽粉等多種摻料，來提高混凝土效能，如高密實度、低滲透性以及抵抗腐蝕的能力。
4.3外加劑
在混凝土中摻入了對混凝土有防腐效果、對鋼筋有防鏽作用的防腐阻鏽劑。防腐阻鏽劑應用了多摻復合技術，即採用高效阻鏽材料、對混凝土有耐硫酸鹽侵蝕作用的材料、磨細材料及減水劑四種材料復合而成。該外加劑主要的化學成分為sio2和al2o3及細磨材料，這些化學物質在混凝土中的水化產物主要是硫鋁酸鈣、水化矽酸鈣凝膠和氫氧化鋁凝膠，水泥中沒有游離氧化鈣存在，因此水泥石在硫酸鹽溶液中很難形成引起膨脹的石膏（caso·42h2o）結晶。
再者水泥石中的鈣礬石是在水泥水化硬化過程中形成的，不會引起水泥石體積的破壞。在mgso3溶液中，既有mg2+和so42-離子存在，mg2+就不易和氧化鋁凝膠反應，阻礙了mg2+腐蝕。
4.4加強混凝土養護
為了進一步減小混凝土的水灰比，還應在混凝土中摻入高效減水劑。同時還加強了混凝土養護，避免產生混凝土收縮裂縫使含硫酸鹽水滲入混凝土體中。同時要求具有侵蝕性的環境水，不得用作混凝土的拌和水和養護水，所有的拌合水樣都經過檢測才允許使用。
混凝土養護時間不得少於21d，從而達到提高混凝土耐硫酸鹽侵蝕能力的目的。
結束語通過對混凝土硫酸鹽對混凝土侵蝕機理分析，找到了混凝土受侵蝕破壞的根本原因，阻鏽成分的引入能阻止或延緩鋼筋的鏽蝕，將明顯提高混凝土的抗腐蝕效能。通過增加混凝土的密實度，減少腐蝕性液體的流通通道，降低混凝土的滲透性，將顯著改善混凝土抗腐蝕性。通過提高混凝土的耐腐蝕性，改善混凝土的耐久性，顯著增加建築物的使用年限。
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