混凝土结构的腐蚀类型多种多样,按侵蚀介质种类主要分为无机物侵蚀和有机物与微生物侵蚀两大类。以下是对这两大类腐蚀类型的详细阐述:
一、无机物侵蚀
无机物侵蚀主要包括酸、盐、强碱等与混凝土的组成成分发生化学反应,生成无凝胶作用或膨胀性物质,从而改变混凝土结构成分,导致混凝土腐蚀。具体类型有:
硫酸盐腐蚀:硫酸盐腐蚀是化学腐蚀中最广泛和最普遍的形式。硫酸盐负离子与混凝土中的氢氧化钙以及水化铝酸钙反应,引起结晶,体积变大,使混凝土内部出现很大应力,从而产生破坏。
镁盐侵蚀:镁盐与混凝土中的氢氧化钙起置换作用,生成溶解度小且强度不高的氢氧化镁,使氢氧化钙浓度降低,从而引起氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等强度组分的分解,导致混凝土破坏。
碱-骨料反应:来自混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂或搅拌水中的可溶性碱(钾、钠)溶于混凝土孔隙中,与骨料中有害矿物质发生膨胀性反应,导致混凝土膨胀开裂破坏。
碳化现象:空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用,降低混凝土的碱度,破坏钢筋表面的钝化膜,使混凝土失去对钢筋的保护作用。同时,混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。
氯离子侵蚀:氯离子到达混凝土钢筋表面,吸附于局部钝化膜上,降低pH值,破坏钢筋表面的钝化膜,使钢筋表面形成电位差。氯离子将促进腐蚀电池反应,加速电化学腐蚀过程。
此外,根据前苏联学者B·M.莫斯克文的分类方法,无机物侵蚀还包括溶出性腐蚀(或溶蚀性腐蚀),即由于水化产物(尤其氢氧化钙)具有水溶性,在大量或流动的水中,氢氧化钙不断被溶析,从而最终形成低碱性水化物的混凝土,导致结构物内部不断受到破坏,强度降低。
二、有机物与微生物侵蚀
在适当的环境中,微生物分解消化有机物,释放有机酸、二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质,使混凝土劣化。生物对混凝土的腐蚀大致有两种形式:
生物力学作用:生长在基础设施周围的植物的根茎会钻入混凝土的孔隙中,破坏其密实度。
化学腐蚀类似作用:微生物介导的化学反应导致混凝土腐蚀,其机理与无机物侵蚀中的某些化学腐蚀类似。例如,微生物还原硫酸盐产生的氢硫酸根离子,可能与混凝土中的钙离子反应生成硫酸钙,进而产生膨胀压力,导致混凝土开裂。
另外,B·M.莫斯克文还将混凝土的有机物与微生物侵蚀归为分解性腐蚀的一种。同时,他还提到了膨胀性腐蚀,这通常是由某些特定的化学反应或微生物活动导致的混凝土体积膨胀,进而造成结构破坏。不过,这种分类方法与按侵蚀介质种类的分类方法存在一定交叉。
综上所述,混凝土结构的腐蚀类型复杂多样,无机物侵蚀和有机物与微生物侵蚀是两大类主要的腐蚀类型。在实际工程中,应根据具体情况采取相应的防护措施,以延长混凝土结构的使用寿命。