“混凝土及鋼筋混凝土材料土壤腐蝕數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究”課題，是國家“九五”重大基金項(xiàng)目“材料在我國自然環(huán)境中腐蝕數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究”項(xiàng)目中的一個(gè)三級(jí)課題。

　　“九五”期間，該課題的主要研究內(nèi)容是積累各種混凝土及鋼筋混凝土材料在不同土壤中的腐蝕數(shù)據(jù)及腐蝕規(guī)律。

　　包括兩個(gè)方面的內(nèi)容——

　?。?）數(shù)據(jù)積累  腐蝕數(shù)據(jù)積累是本課題“九五”研究的基礎(chǔ)。課題任務(wù)書要求在“九五”期間，持續(xù)積累各種腐蝕數(shù)據(jù)6000個(gè)。實(shí)際積累各種混凝土材料在不同土壤中的腐蝕數(shù)據(jù)9170個(gè)，超額52.8%。

　?。?）規(guī)律性研究  規(guī)律性研究是本課題“九五”研究的重點(diǎn)。根據(jù)幾十年的試驗(yàn)研究成果，混凝土材料在不同土壤中的腐蝕形態(tài)、腐蝕規(guī)律、腐蝕機(jī)理及主要影響因素。

　　筆者首次提出我國主要土壤對(duì)混凝土及鋼筋混凝土材料的腐蝕性分類。

　　我國主要土壤類型可分為中堿性土壤、酸性土壤、內(nèi)陸鹽土和濱海鹽土四大類——

　　1 中堿性土壤混凝土材料的腐蝕

　　我國中原、華北、東北等地區(qū)的土壤一般為中堿性土壤。土壤ph值一般為7.0～8.5；so42-含量占土壤重量的0.005%～0.045%；cl-的含量占土壤重量的0.002%～0.012%；mg2+含量占土壤重量的0.001%～0.002%。

　　在中堿性土壤中先后建立了西安、濟(jì)南、南充、大慶、沈陽、成都等土壤腐蝕試驗(yàn)站，投放有15種混凝土及鋼筋混凝土材料。

　　上述材料在土壤中埋設(shè)13～40年后，經(jīng)過分批開挖取樣和分析研究。普通混凝土和礦渣混凝土材料在土壤中埋設(shè)40年以后，其抗壓強(qiáng)度分別增長70?38%；中性化平均值為5?mm；鋼筋銹蝕率為零?；炷猎嚰砻鎐ao含量略有降低，試件表面完整。這說明混凝土材料在中堿性土壤中是耐久的。

　　中堿性土壤對(duì)混凝土材料的腐蝕屬于溶出性腐蝕，屬于弱腐蝕或中等腐蝕。主要影響因素是土壤含水率、土壤透水性及硫酸鹽等腐蝕介質(zhì)的含量。

　　2 酸性土壤混凝土材料的腐蝕

　　我國南方各省的磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤等土壤類別屬酸性土壤。土壤ph值一般在4.0～6.5，so4-2含量占土壤重量的0.08%～0.22%，cl-的含量占土壤重量的0.012%～0.12%左右。酸性土壤對(duì)混凝土材料的腐蝕屬分解性腐蝕，屬中度腐蝕

　　在酸性土壤中建立了深圳、廣州、鷹潭等酸性土壤腐蝕試驗(yàn)站，投放8種混凝土及鋼筋混凝土材料。經(jīng)過13年的埋設(shè)，廣州站所埋各種混凝土材料的強(qiáng)度增長40%～80%；鷹潭站所埋混凝土材料的強(qiáng)度增長40%～75%；深圳站所埋各種混凝土材料的強(qiáng)度降低4%～16%。中性化平均值廣州站是2.2～3.9mm；鷹潭站是1.9～3.4 mm，深圳站是3.2～5.7mm。廣州站和鷹潭站混凝土試件表面完整，而深圳站混凝土試件表面起砂、疏松，砂漿剝落2～3 mm。主要原因是深圳站土壤中so4-2的含量是廣州和鷹潭站的3倍，深圳站的土壤屬強(qiáng)透水土層，有利于地下水的流通，有利于腐蝕產(chǎn)物的生成和流失。加速了腐蝕介質(zhì)對(duì)混凝土材料的溶出性腐蝕和分解性腐蝕的速度。

　　3 內(nèi)陸鹽土混凝土材料的腐蝕

　　我國新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙等地區(qū)的土壤類別屬內(nèi)陸鹽土，土壤剖面中、下部形成明顯的鹽積層，在鹽積層中易溶鹽含量高達(dá)50%～60%。在青海省格爾木有一條鹽橋大道。內(nèi)陸鹽土的土壤ph值大都在8.0～9.5。土壤中so4-2的含量最高達(dá)到占土壤重量的1.43%；cl-的含量達(dá)到0.82%～24.6%；mg+2的含量最高達(dá)到0.62%。此種土壤對(duì)混凝土材料產(chǎn)生極嚴(yán)重的膨脹性腐蝕破壞，屬強(qiáng)腐蝕或極強(qiáng)度土壤。

　　在上述地區(qū)先后建立了敦煌、伊寧、哈密、庫爾勒、玉門、格爾木等13個(gè)內(nèi)陸鹽土試驗(yàn)站，投放有10多種混凝土及鋼筋混凝土材料及部分鋼筋混凝土樁，為西部大開發(fā)基建工程建設(shè)提供各種腐蝕數(shù)據(jù)和研究成果。

　　各種混凝土材料在敦煌站埋設(shè)40年后，試件的上部膨脹3～5mm，強(qiáng)度降低40%～100%，有的挖出后全部松散開。中性化平均值達(dá)到30mm以上，鋼筋銹蝕率達(dá)到60%～100%。

　　4 濱海鹽土混凝土材料的腐蝕

　　我國沿海地區(qū)的土壤屬濱海鹽土。濱海鹽土中的鹽分組成主要是氯化物和硫酸鹽。濱海鹽土的ph值一般為7.5～8.5，土壤中cl-的含量最高達(dá)到土壤重量的2.62%；so4-2含量占土壤重量的0.28%～0.42%；還含有大量的碳酸鹽和鎂鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。

　　根據(jù)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基本建設(shè)的需要，“七、五”期間在天津大港、浙江舟山建立2個(gè)濱海鹽土試驗(yàn)站。在大港試驗(yàn)站投放有8種混凝土及鋼筋混凝土材料，一種200mm×200mm×2000mm的鋼筋混凝土樁。

　　經(jīng)8年的埋設(shè)，腐蝕破壞最嚴(yán)重的是鋼筋混凝土樁從地面起0～400mm的吸附區(qū)?；炷帘砻嫠嗌皾{嚴(yán)重剝落、石子外露、最大剝離深度為18mm，并出現(xiàn)順筋裂縫，裂縫最大寬度為5mm。濱海鹽土對(duì)混凝土材料的腐蝕，主要是硫酸鹽對(duì)混凝土材料的膨脹性破壞，氯化物破壞鋼筋的鈍化膜加速混凝土中鋼筋的銹蝕。

　　濱海鹽土中含有大量的氯化物，它的存在一方面破壞鋼筋的鈍化膜加速鋼筋的銹蝕；另一方面對(duì)硫酸鹽的腐蝕具有抑制作用。氯離子與硬化水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成氯鋁酸鈣，從而減少了具有膨脹性破壞作用的水化硫鋁酸鈣（鈣礬石）的生成量。這是濱海鹽土對(duì)混凝土材料腐蝕的一個(gè)特點(diǎn)，它區(qū)別于內(nèi)陸鹽土中氯化物和硫酸鹽對(duì)混凝土材料腐蝕的機(jī)理和規(guī)律。

　　本課題屬“九五”重大基金項(xiàng)目“材料在我國自然環(huán)境中腐蝕數(shù)據(jù)積累及規(guī)律性研究”的研究課題。

　　該課題結(jié)題驗(yàn)收會(huì)于2003年8月28日在北京召開。驗(yàn)收會(huì)由國家基金委和專家組共同主持，在聽取各課題總結(jié)匯報(bào)后，專家們經(jīng)過投票一致認(rèn)為，該項(xiàng)目總體達(dá)到“a”（特優(yōu)）的水平。

作者：馬孝軒