腐蚀环境下混凝土火灾后的化学成分分析

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发布时间：2021-09-12

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腐蚀环境下混凝土火灾后的化学成分分析
王剑，高立堂，范宏
(青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033)
摘要：腐蚀环境下的混凝土在遭受火灾时，烟气往往含有大量的强腐蚀性物质，并极易在混凝土表面结露形成强酸液，大量氯
离子、硫酸根离子和硝酸根离子入侵而引起钢筋锈蚀，继而导致混凝土膨胀开裂对整个结构造成危害。针对这一问题，以受火灾
影响后的海水脱硫吸收塔为背景，通过实际取样，并分层研磨，对其进行化学分析，研究各化学成分对混凝土结构的影响。结果
表明：碳化对高温腐蚀环境下的混凝土影响较大，容易发生疏松或脱落情况，相对于硫酸根离子和硝酸根离子，氯离子的侵入量
较大，采取相应的防腐处理措施，可以有效的减少火灾对腐蚀环境下混凝土的破坏。
关键词：火灾；混凝土；碳化；氯离子；硫酸根离子；硝酸根离子
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)07—0022—04
Corrosive environment analysis of chemical composition of the concrete after fire
WANG Jian，GAO Litang，FAN Hong
(School of Civil Engineering，Qingdao Technological University，Qingdao 266033，China)
Abstract：Concrete corrosive environment after suffering fire．The flue gas often contains a lot of strong corrosive substances and it is
easy tO form strong acid condensation on the surface of concre~，a large number of chloride ions，sulfate ions and nitrate ions cause the
corrosion of stee1．which in turn results in the expansion and crack of the concrete that makes harm to the entire structure．To solve this
problem ，through the power plant absorption tower affected by fire，take the actual sampling and layered grinding，chemical analysis，
study Oil the influence of the chemical composition of concre~ structure．The results show that effect of high temperature on carbonation
of concre~ is larger under corosive environment，prone tO loose or fall off the situation，with respect to the sulfate ion and nitrate ions，
the intrusion of chlorine ions is larger．Use the appropriate corosive preservative treatment，Can effectively reduce the dam age of con—
cretc after fire that in corrosion environment．
Key WOrds：fire；concre~；carbonization；chloride ions；sulfate ions；nitrate ion
0 引言
海水脱硫吸收塔通过气、液相接触吸收烟气中的二氧
化硫等有害气体，进入该吸收塔内的烟气有以下特点：(1)
烟气中水分含量高，湿度很大；(2)烟气温度低；(3)烟气
中含氯化物、氟化物、硫酸和亚硫酸等强腐蚀性物质，具有
很强的腐蚀性；(4)烟气极容易在吸收塔内壁结露形成腐
蚀性很强的酸液。由于吸收塔采用海水冷却，海水中同时
存在大量腐蚀性离子。
该类工程若发生火灾，便会使混凝土处于高温下的腐
蚀环境，高温同时加速了有害介质的扩散，对结构的危害
更严重。本研究通过对某经过防腐处理火灾后吸收塔实际
取样，并分层研磨，对其进行化学分析，为火灾后吸收塔的
防腐处理提供数据支持。
1 混凝土碳化深度的分析
1．1 火灾中混凝土碳化机理
混凝土材料本身含有高碱性胶凝材料ca(OH) ，在
收稿日期：2014—10—14
基金项目：国家自然科学基金项目(51178232)
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受到高温影响后会分解成CaO和水蒸气。火灾中产生的
各种酸性气体如CaCO，、He1、SO 、C1：等，也降低了混凝
土的碱性，特别是燃烧产生的大量CO：气体，在高温下很
容易和Ca(OH) 分解物CaO反应产生中性的CaCO ，试
验表明，在温度达到400 oC时Ca(OH) 就开始分解，到
了500 oC其分解基本完毕，在400℃至500℃这个温度区
间内混凝土内部的Ca(OH) 胶体大量转化为CaCO，，即
高温环境加速了混凝土的碳化。钢筋钝化膜破坏主要有
两种，即混凝土的碳化和氯化物侵人 j。碳化降低混凝
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，导致混凝土中钢筋发生锈蚀。
1．2 测量方法
试验所用仪器为德国GMH3150数字压力测量器，它
是利用化学反应方程式：CaCO3+2HC1---~CaC1 十CO，+
H O获得CO：气体的压力值，再根据恒温下标定的压力
值与CO 含量的对应关系计算CaCO，的含量。通过对照
未碳化区域(即较深位置处)的CaCO 的含量，可计算出