水泥中氯离子危害分析以及防治措施

　　1.Cl¯造成水泥混凝土危害的原因

　　普遍研究认为因Cl¯的存在，水泥混凝土结构内部所发生的“电化反应”是导致钢筋锈蚀、造成水泥混凝土结构危害的一个重要原因。通过深入分析我们发现，除了“电化反应”外，水泥混凝土结构内发生的“氧化反应”和“碱骨料反应”及“酸碱腐蚀反应”也是造成水泥混凝土结构危害不可忽视的原因。

　　在水泥混凝土结构内所发生的“电化反应”、“氧化反应”、“碱骨料反应”及“酸碱腐蚀反应”过程中，Cl¯始终对这些危害反应的发生起着“诱导”作用。这种“诱导”作用，主要是由Cl¯的特性及与它相结合的碱金属、碱土金属离子Mx＋所构成的离子化合物MClx的性质所决定的。

　　2.影响危害反应的因素

　　根据氯离子“诱导”水泥混凝土造成的危害反应机理，我们认为影响危害反应的因素主要有以下几方面：

　　(1)Cl¯浓度越高，也就意味着MClx的含量越大，危害反应越激烈；随着时间的延长，危害的程度也越严重。(2)空气湿度越大或混凝土构件周围环境潮湿，危害反应越易发生，危害性越大。(3)环境温度越高，危害反应加剧，危害的程度加重。(4)时间越长，危害反应持续越久，危害的程度也就逐步扩大。(5)混凝土结构越薄或结构内部的孔隙率越大，危害反应越迅速，危害的程度也越大。(6)处于酸、碱的环境中或存在其他介质侵蚀的情况下，危害反应加快。

　　3.危害反应的预防和治理

　　为了有效控制Cl¯对水泥混凝土造成的危害，首先我们必须要了解Cl¯的主要来源，做到从源头上进行严格控制；其次，我们要根据Cl¯危害反应机理，采取各种科学的预防和治理措施。

　　(1)水泥中Cl¯的主要来源水泥中的Cl¯主要来源于水泥自身（水泥熟料、混合材）和水泥中掺入的外加剂。有人认为水泥自身的Cl¯主要来源于混合材，其理论根据是因为熟料已经过水泥窑内的高温煅烧，其中Cl¯已被挥发。针对这一观点，我们将NaCl在高温炉中进行了灼烧试验：在810℃NaCl固体开始变成熔融状，840℃全部变为熔融体，在1400℃恒温灼烧30分钟，其损失量只有12.72%。虽然旋窑内最高温可以达到1700℃～1800℃（立窑内最高温度一般为1350℃～1450℃），但它的尾气离开最上端旋风预热筒的温度只有320℃～350℃，而在低端两级旋风预热筒内温度一般为750℃～870℃，并在这两级旋风预热筒内物料易发生粘堵现象，我们认为这与MClx在该温度范围内变成熔融体，增加了物料的黏度有关。上述情况表明，Cl¯在熟料煅烧过程中不可能大部分地挥发掉，即使有挥发也只是相对很少的一部分。此外，我们对全国不同地区的多家水泥企业生产的熟料及使用的混合材进行了Cl¯检测分析，结果显示熟料中Cl¯为0.011%～0.053%，混合材中Cl¯为0.005%～0.012%。通过以上分析表明，水泥自身的Cl¯在一般情况下主要来源于熟料。而除了水泥自身的Cl¯外，水泥中Cl¯的另一个主要来源是水泥外加剂。近年来市场上出现了各种类型的助磨剂、增强剂，这些水泥外加剂中含有的Cl¯应引起水泥企业的高度重视。由于人们普遍缺乏对水泥中Cl¯含量的危害性认识，以及国家以前没有出台对水泥中Cl¯要求的标准，导致我国水泥外加剂产业处于鱼目混珠、良莠不齐的无序状态。传统的粉体水泥外加剂主要成分是廉价易得而又具有较好增强效果的NaCl（盐），而这种产品带入水泥中的Cl¯远远超出水泥国家标准中Cl¯≤0.06%的要求。

　　(2)对水泥生产过程中的Cl¯要严格控制水泥企业为了适应国家水泥新标准对水泥中Cl¯的控制要求，必须要先制定本企业水泥Clˉ的内控指标，完善对Cl¯的检测试验条件，提高对Clˉ的检测能力，以确保Cl¯检测数据的准确性。水泥企业应对水泥生产过程中各种原料的Cl¯进行系统的检测分析，合理选择原料，以满足水泥生产对Cl¯的控制要求。在选择水泥外加剂时，水泥企业应优先考虑外加剂的掺量和产品中Cl¯含量，也就是外加剂产品带入水泥中Cl¯的含量；对外加剂要做到“先检测，后使用”，要对同一批外加剂产品中的Cl¯进行“分割样”检测；此外，外加剂中的Cl¯含量应保持相对稳定，在使用外加剂过程中一定要保证外加剂的掺量准确。

　　(3)水泥混凝土工程应注意Cl¯的危害性由于混凝土结构内部的Cl¯易引发危害反应，对水泥混凝土结构造成破坏，下列特殊结构和重点工程的水泥混凝土更应对Cl-的危害采取有效防范措施。

　　①预应力混凝土结构。②大体积混凝土。③含有碱活性骨料的混凝土。④相对湿度大于80%的环境中使用的结构，处于水位变化、雨天及经常受水淋、受水流冲击的结构。⑤经常处于60℃以上温度的结构，需经蒸养的钢筋混凝土预制构件。⑥直接接触酸、碱或其他侵蚀性介质结构。⑦使用冷拉钢筋后冷拔低碳钢丝的结构。⑧薄壁混凝土结构，中级和重级工作制吊车的梁、屋架、落锤及锻锤混凝土基础结构等。⑨有装饰要求的混凝土，特别是要求表面色彩一致或表面有金属装饰物的混凝土。⑩使用直流电源的结构及距离高压直流电源100米以内的结构。

　　(4)钢筋锈蚀的防治措施我们对钢筋锈蚀采取防治措施并不是放弃对水泥Cl¯的严格要求，而是为了实现水泥混凝土具有更好的耐久性的目的。防锈措施主要通过阻止H₂O和O₂对混凝土内部的侵入，阻止阳极产生电子或阻止阴极吸收电子的能力从而达到抑制危害反应的目的。

　　①在混凝土施工中，应确保一定的水泥配比量，维持混凝土内部的碱度，以保护钢筋的钝化膜。②掺用粉煤灰、矿渣粉、硅灰等混合材，以提高混凝土保护层的密实性，同时适当增加混凝土保护层的厚度。③延长混凝土拌和时间并充分养护。④在混凝土拌和物中掺用阻锈剂。⑤采用阴极保护技术。⑥在混凝土表面涂覆膜。⑦直接在钢筋表面涂刷阻锈剂。

　　防锈措施虽然有一定的效果，但也存在以下不足：如有的施工技术较复杂并需增加较高的投入成本；有的使用了有毒性的物质，对人体和环境造成危害；有的措施会对混凝土的强度增长带来负面影响；有的防锈效果还有待于长期验证评价，等等。因此，要采取防锈措施，应根据具体情况而定。