改良盐渍土对混凝土的腐蚀性的研究综述

郭莉英

【摘 要】根据国内有关研究发现，在盐渍土中掺入一定量的粉煤灰、硅灰以及水泥可固化盐渍土增强混凝土的抗腐蚀性，设计粉煤灰、硅灰以及水泥掺量配和比，研究出不同粉煤灰、硅灰以及水泥掺量固化盐渍土对混凝土抗腐蚀性能的影响规律，并对盐渍土的一些工程性质进行改良。

【关键词】硅灰；粉煤灰；水泥；抗腐蚀性

【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

盐渍土的主要特征是土中含有盐，尤其是易溶盐，土中可溶盐溶解，对混凝土公路桥涵及构造物具有明显的腐蚀性，并对结构物基础和地下设施构成一种较严酷的腐蚀环境，影响其耐久性和安全性。近些年来，随着西部经济大开发带来的交通量的迅速增长，道路运输尤为不畅，需要修筑大量公路桥梁隧道，这些中大型工程建设将难以避免的涉及到盐渍土地基。因此，盐渍土地区水泥混凝土的抗腐蚀性问题成为了影响公路桥涵及构造物正常运营的关键问题。处理好盐渍土地区公路的基层填料，将对交通建设的快速发展具有重大意义。

1 盐渍土对混凝土的腐蚀机理

盐渍土的腐蚀性分为两类：一类是化学侵蚀，一类是物理侵蚀。氯离子和硫酸根离子对混凝土结构物具有严重的腐蚀作用。盐渍土含有大量的有害成分：硫酸盐、氯盐。硫酸根离子渗入混凝土中和水泥的水化产物发生反应，生成具有膨胀性的腐蚀产物，混凝土内部产生内应力，当其内应力超过混凝土的抗拉强度时就使混凝土产生开裂、剥落和溃散等现象，从而使混凝土的强度和粘接性能丧失而发生破坏，并导致混凝土结构耐久寿命降低[1]。氯盐中的氯化铵和混凝土中的Ca（OH）2反应，生成溶解度较大的CaCl2和氨气，造成混凝土的腐蚀破坏。此外，卢木、王濮信和卢金勇等人在《混凝土中钢筋锈蚀的研究现状》中阐述了氯离子还会对混凝土中钢筋进行锈蚀。氯离子进入混凝土内部，破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋发生活化进而开始锈蚀[2]。

物理侵蚀主要表现在混凝土中存在很多空隙，盐渍土中的硫酸盐和氯盐等容易侵入到混凝土中，这些盐类可以通过温度和湿度等外界条件的变化后转化为结晶水化物，盐类结晶会使混凝土内部产生巨大的膨胀应力导致混凝土开裂。在昼夜温差较大的宁夏地区，白天温度较高，盐的溶解度高且蒸发旺盛，进入夜间后由于温度降低，盐的溶解度随着温度的降低而析出晶体，结晶物析出使混凝土空隙体积增大，导致混凝土破裂[3]。

2 硅灰增强混凝土的抗腐蚀性研究

硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时，矿热电炉内产生出大量的具有很强挥发性的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的粉末。硅灰的平均颗粒尺寸极其微小，是一种很好的填充材料，能够填充混凝土颗粒间的孔隙，减小混凝土内部孔隙比，使混凝土的致密性得到提高，显著延长混凝土的使用寿命。特别是在氯盐、硫酸盐等侵蚀的盐渍土中，加入硅灰后混凝土的密实度提高，氯离子和硫酸根离子很难进入混凝土内部，可使混凝土的耐久性提高一倍甚至数倍[4]。王洋、将玉川等在《硅灰对高性能混凝土长期耐久性能的影响》中通过实验得出结论，硅灰对高性能混凝土抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀和抑制碱骨料反应等耐久性方面具有很大作用[5]。

3 粉煤灰增强混凝土的的抗腐蚀性研究

粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种能够增加强度和耐久性的材料。高礼雄、姚燕和王玲在《粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响》中提出当R值<1.5时，粉煤灰提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。一方面，通过火山灰反应，使Ca（OH）2的含量降低，减少绿矾石和石膏的生成，从组织上改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。另一方面，粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，具有较高的吸附活性，通过二次水化和填充效应使混凝土结构更加细化密实[6]。蔡路、陈太林等在《粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究》中详细阐述了粉煤灰在活性效应、微集料填充效应、形态效应以及吸附效应等的作用下，使混凝土对氯离子的固化能力得到很大提高，同时增强了混凝土的密实度和耐久性[7]。

4 水泥增强混凝土抗腐蚀性研究

水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，这些成分都具有耐化学腐蚀的作用。郭立叶在《盐渍土路基处理方法与施工工艺研究》文中讲到，将水泥、石灰及粉煤灰加入盐渍土中改良盐渍土，水泥不仅可以和石灰、粉煤灰发生反应，水泥中的矿物成分还可以和土中的水分通过水化作用生成的水化物与土进行离子交换和团粒化作用，使土中微粒进一步结合起来，形成较大的土团进而封闭土团间的空隙，加强土的强度，同时抵抗盐渍土中盐类的侵蚀[8]。邢爱国等在高速公路水泥固化盐渍土的实验中得出随着水泥掺和比的增加，水泥固化盐渍土的强度增大。但在不同的龄期，单位水泥掺和比的增加引起的强度增长值不同[9]。

5 展望

在我国宁夏地区存在大量的盐渍土地带，用单纯的混凝土修筑的建筑物被腐蚀损坏现象随处可见。有关部门每年耗费大量的人力、物力进行治理，但效果不理想，造成巨大经济损失。国内有关研究已知，在盐渍土中加入硅灰、粉煤灰和水泥对固化盐渍土，提高混凝土的抗腐蚀性具有很大的改善。硅灰是大工业冶炼中的副产物，用环保设备回收的细粉。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。借助硅灰、粉煤灰这些工业废渣对盐渍土进行改良，不仅能降低成本，变废为宝，而且能提高混凝土的抗硫酸盐和氯盐性能和耐化学侵蚀性能、抗渗透性、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀，使其产生较好的社会、经济和生态效应。

改善盐渍土的腐蚀性，并不是简单的加入硅灰、粉煤灰以及水泥，仍存在一些问题：（1）刘可心等在《硅灰对混凝土开裂敏感性的影响》文中讲到，掺入硅灰，混凝土的强度和抗渗性得到进一步提高，但由于硅灰具有高活性，使得混凝土的水化热和收缩增加，使混凝土早期开裂的可能性提高[10]；（2）张蔚等通过采用不同掺量粉煤灰对混凝土性能的研究实验中发现，掺入粉煤灰后，混凝土性能得到明显提高，但混凝土早期强度增加缓慢，且后期当粉煤灰掺量过大时，混凝土强度迅速降低[11]。

所以，控制硅灰、粉煤灰和水泥的掺量，在加强混凝土抗腐蚀性的同时，保证混凝土的力学性能和工程性质。通过设计粉煤灰、硅灰以及水泥掺量的配合比，研究不同配合比下固化盐渍土对混凝土的抗腐蚀性能的研究规律和力学性能规律，研究出改良盐渍土的最佳配合比，为今后更加科学的改良盐渍土提供理论依据。

【参考文献】

[1]黄飞.盐渍土腐蚀性研究[D].合肥工业大学，2013.

[2]卢木，王濮信.混凝土中钢筋锈蚀的研究现状[J].混凝土，2000（2）：37-41.

[3]宿晓萍.吉林省西部地区盐渍土环境下混凝土耐久性研究[D].长春：吉林大学，2013.

[4]刘晓林.硅灰对混凝土性能的影响[J].建材技术与应用，2015（1）：14-16.

[5]王阳，蒋玉川，高永刚.硅灰对高性能混凝土长期耐久性能的影响[J].中国建材科技，2010，2.

[6]高礼雄，姚燕，王玲.粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响[J].桂林工学院学报，2005，25（2）：205-207.

[7]蔡路，陈太林，王浩.粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究[J].房材与应用，2006，34（3）：1-3.

[8]郭立叶.盐渍土路基处理方法与施工工艺研究[D].长安大学，2012.

[9]邢爱国，李世争，陈龙珠.高速公路水泥固化盐渍土的试验研究[J].公路，2007 （7）：76-80.

[10]刘可心，李进辉，屠柳青，等.硅灰对混凝土开裂敏感性的影响[J].施工技术， 2009，2.

[11]张蔚，刘洪学.不同掺量的粉煤灰对混凝土性能的影响[J].福建建材，2008（4）： 10-12.

[责任编辑：王楠]