硫酸盐腐蚀实例

    据研究，黑龙江省某火力发电厂冷却塔系统，建于1995年，投入使用后，1999年检查发现，内部冷却系统备构件破损严重。混凝土表层剥落，构件棱角变圆，露石、露筋，混凝士强度降低。淋水系统的分水槽构件破损近60%,主水槽约40%,小粱破损达30%,大梁及柱约20%.小断面构件破损比例大于大断面构件。破损构件外露的钢筋未见锈蚀。

    该厂冷却循环水采用地下水，水中含Ca（HCO3）2很高，为防止汽轮机系统及锅炉等结垢（CaCO3），在工艺上采取加硫酸处理，降低Ca（HCO3）2含量。经加酸处理的循环用水经多次检测。碱度降低到46mg/L,PH=7.6左右。但S042-含量却增加到（421~1886）mg/L.对水池中沉积物，及破损构件取样化验，含有一定量的NaS04和CaS04.可以判定，水中含有如此高的S042-.离子浓度，是促使构件破损的重要原因之一。

    许多国家在制定混凝土抗腐蚀标准中，都以S042-离子的含量做为判定混凝土将遭受硫酸盐腐蚀程度。我国有关国家标准及行业标准，如国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）和铁道部专业标准《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》（TB102l0-97）都有相应规定（表3-4及表3-5）。

 

 

    从表3-4及表3-5看出，当水中S042-浓度达到250mg/L,即已进入了腐蚀范围。但从表中可见，两个标准的规定有一定差异。岩土规范规定下限为250mg/L,铁路规范规定为500mg/L.其他国家规定也不一样。原苏联规范规定下限是300mg/L,美国有关规范规定是150mg/L.可能和各国具体情况不同有关系。原苏联学者B.M.莫斯科文经多年悉心研究认为，当水泥石接触的侵蚀性溶液中，硫酸根离子浓度达到250mg/L时，水化硫铝酸钙开始在水泥石中生成了，但是在该浓度下水化硫铝酸钙数量还不多，当硫酸根离子浓度大于500mg/L时，开始大量生成水化硫铝酸钙，当浓度达到1500mg/L时，相当于石膏饱和溶液中S042-的含量，则水化硫铝酸钙生成量更多。其研究调查的工程使用的循环水中S042-含量高达1884mg/L,可见腐蚀严重。

    从前述分析中又得知，混凝土中钙钒石的生成量尚与水泥中C3A含量有关。当C3A含量高时，供生成钙钒石量的因子多，则生成的钙钒石量也多，反之则生成量少。对混凝土耐硫酸盐腐蚀程度也大不相同。前苏联学者用含不同的矿物成分的水泥制做试件进行抗硫酸盐腐蚀性试验，取不同的C3S和C2S比值的水泥制做1:2和1:4的水泥砂浆试件，C3A含量分别为15%和5%,在含硫酸盐的溶液中浸泡，试验结果见表3-6.

 

    试验表明，不管C3S和C2S的比例如何（0.5~10之间）。当C3A含量为15%者，一年内试件都破坏了，而采崩C3A含量为5%的水泥砂浆试件，浸泡二年尚无破坏迹象。因而，许多国家在制定有侵蚀性介质条件下，选用水泥的控制标准时都是以C3A含量多少划线。为制作高抗硫酸盐腐蚀的混凝土构件，各国又都研制生产了抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥，C3A含量皆控制不大于5%.我国许多规范规定，根据环境水的侵蚀程度，分别控制使用的水泥C3A含量不大于8%或5%.

    从上述的一些资料及试验中，可以得出，当混凝士构件处于侵蚀性介质条件下使用时，侵蚀性介质中S042-离子含量超过250mg/L时，构件要依侵蚀等级不同按抗腐蚀措施要求处理了。这时使用的水泥，C3A含量不应大于5%.

    在此次调查处理的某工程冷却塔系统，除了使用的循环水S042-离子严重超标外，生产的各类混凝土构件，全部使用的为普通硅酸盐水泥，C3A含量为10%左右。选用水泥C3A含量不加控制也是造成构件发生硫酸盐腐蚀破损的重要原因之一。