腐蚀水泥混凝土可以通过物理作用、化学腐蚀以及微生物腐蚀等方式实现。以下是具体的腐蚀方法及原理:
1. 物理作用:
冻融循环:由于混凝土是多孔隙结构,在循环的冻融作用下易于损坏。过冷的水在混凝土中迁移引起的水压力以及水结冰产生体积膨胀,会对混凝土孔壁产生拉应力,从而造成内部开裂。
干湿循环:在盐水干湿循环环境下,当表面水分蒸发干燥时会出现盐结晶现象,对混凝土的孔壁造成极大的结晶压力,形成不可逆膨胀。干湿循环中的盐结晶-溶解交替进行,结晶压力反复、持续作用,会引起混凝土开裂。
其他物理作用:还包括风化作用(由温度变化引起的表层膨胀或收缩)和水力侵蚀(水流冲击和裹杂的固体颗粒物造成的磨损)。
2. 化学腐蚀:
氯离子侵蚀:氯离子广泛存在于海洋环境中,如海港码头、跨海大桥等,也能通过融雪盐的使用进入混凝土。氯离子具有极强的去钝化能力,能降低钢筋表面的pH值,使钝化膜失效,加速钢筋锈蚀。氯离子还能在混凝土中形成含有大量结晶水的CaCl₂晶体,导致混凝土产生结晶膨胀,造成严重破坏。
硫酸盐腐蚀:硫酸盐能与混凝土中的成分反应,生成体积增大的新物质,如石膏和硫铝酸钙,从而造成混凝土结构开裂。
碳化现象:随着空气中二氧化碳的不断渗透,混凝土的pH值会逐渐下降。这不仅会使钢筋的钝化膜失效,产生钢筋锈蚀,而且二氧化碳与混凝土中的Ca(OH)₂反应产生的CaCO₃为不可溶性盐,会使混凝土发生严重的体积膨胀,对混凝土结构造成破坏。
氢离子(H+)腐蚀:氢离子直接作用于混凝土,通过化学反应溶解和破坏混凝土的结构。
3. 微生物腐蚀:
微生物腐蚀大多发生在雨污水环境中,主要由微生物介导的硫酸盐还原和再氧化过程所驱动。这种腐蚀形式在特定环境下也会对混凝土造成损害。
水泥混凝土的腐蚀可以通过多种物理、化学和生物作用实现。在实际应用中,应采取措施防止或减缓混凝土的腐蚀,以延长其使用寿命和保证结构安全。