水工混凝土重碳酸及碳酸腐蚀机理与抗腐蚀技术

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源： 几内亚共和国凯乐塔水利枢纽工程坝址区地表水及坝址区地下水中HCO₃- 与侵蚀性CO₂对水电站混凝土具有腐蚀性，腐蚀类型为重碳酸及碳酸分解类中等腐蚀。腐蚀作用将破坏硬化混凝土内部孔溶液的碱性环境，促使水泥水化产物的分解，削弱水工混凝土的力学性能和耐久性能。为此，进行水工混凝土抗重碳酸及碳酸腐蚀性能研究，为工程抗重碳酸及碳酸腐蚀混凝土提出解决方案。自主研发，发明专利名称：多功能混凝土劣化仪(CN103323386B)。

技术原理

该技术针对某些地区水工混凝土中存在的重碳酸及碳酸腐蚀，开展抗腐蚀技术研究。通过宏观和微观手段，明确了碳酸及重碳酸腐蚀发生的条件、过程和机理，在此基础上，开发了多功能混凝土劣化仪。采用复合材料的原理，有针对性地在混凝土中掺入不同种类和掺量的掺合料，通过室内模拟试验，研究了掺合料对混凝土抗腐蚀性能的影响。通过对比分析，结合工程实际，提出了抗腐蚀混凝土的配合比设计技术。

技术特色

（1）腐蚀设备方面。实现腐蚀过程自动控制，节省了大量人力。抗腐蚀技术方面。按照掺加辅助胶凝材料总量为20%, 其中粉煤灰掺量14%, 硅粉掺量6%,辅助胶凝材料等量替代水泥制备抗腐蚀混凝土,混凝土较100%采用水泥胶材每立方米造价约节省3～10元。

技术指标

（1）腐蚀设备方面。溶液配置、循环扰动、溶液排出实现自动化操作。腐蚀设备气体压力达到10kPa，腐蚀液侵蚀性CO₂浓度保持200mg/L左右。（2）抗腐蚀技术方面。采用项目研发技术，混凝土在试验室腐蚀条件下试验组比基准组强度损失降低20%以上。（3）研发的多功能混凝土劣化仪可用于混凝土及构件在不同腐蚀环境(气压、水 流冲刷速度、温度、侵蚀液浓度)的耐久性能系统研究。

应用范围及前景

抗腐蚀技术可用于具有重碳酸及碳酸腐蚀的工程使用,也可用于腐蚀机理相似的其他分解类腐蚀的抑制。典型应用案例：案例1：2013年6月至2014年6月,在几内亚共和国凯乐塔水利枢纽工程施工过程中，“利用辅助胶凝材料改善混凝土抗碳酸及重碳酸腐蚀技术”应用于枢纽大坝和厂房临水部位混凝土施工过程。案例2：2016年8月至2017年11月，“利用辅助胶凝材料改善混凝土抗碳酸及重碳酸腐蚀技术”应用于湖南省莽山水库工程大坝混凝土配合比设计和施工中。案例3：利用辅助胶凝材料改善混凝土抗重碳酸及碳酸腐蚀技术2017 年6 月被推广应用于陕西省引汉济渭工程三河口水利枢纽工程部分大坝混凝土中，应用规模1.2 万m³, 混凝土性能满足设计要求。

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杨林

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