中国寰球工程公司 何进源
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008（以下简称防腐规范）实施至今，各单位反馈意见最多的是：在SO42-、Cl-、pH值、腐蚀性CO2的强腐蚀性环境下能够采纳管桩？如若采纳，应设哪些防腐措施？本文对这些问题作了说明，供参考。
一、防腐规范对管桩适用性的规定
由于管桩存在预应力钢筋对腐蚀敏锐和管壁较薄的问题，因此防腐规范规定，管桩可用于中、弱腐蚀环境；当用于强腐蚀环境时作了“不应采纳”和“不宜采纳”的规定，见表1。
强腐蚀环境下管桩的适用性 表1 强腐蚀介质名称 预应力混凝土管桩 SO42- 不应采纳 Cl- 不宜采纳 pH值 不应采纳 腐蚀性CO2 可用于中、弱腐蚀 按规范用词说明，“不应”是表示严格，在正常情形下均应如此做的用词；“不宜”是表示承诺稍有选择，在条件许可时第一如此做的用词。
二、近几年来“正常情形”的变化
防腐规范是在2008年公布和实施的。管桩在当时的正常情形是：○1管桩在
我国沿海地区推广使用已十年，但许多工程仅侧重于高强度、工期短、造价低等优势，而对管桩在腐蚀环境下的耐久性问题较少研究，因此国家标准图管桩的爱护层厚度仅为25、30、35mm，不能满足防腐蚀工程的要求。○2在提高桩身混凝土耐蚀性能方面，许多单位已开展在混凝土中掺抗硫酸盐类防腐剂、耐蚀剂、钢筋阻锈剂和各种矿物掺合料的试验；但这些试验有待总结、鉴定、评估并制定相应的标准。
近几年来，管桩的防腐蚀技术有了专门大的进展：○1预应力混凝土管桩国家标准图已加大混凝土管桩的厚度，使钢筋的混凝土爱护层厚度从原先的35mm提
高到许多于40mm，已差不多上满足了防腐蚀的要求；一些单位（如：广东三和管桩公司、建华管桩公司、广东省电力设计院）还制定了耐腐蚀管桩的标准，混凝土爱护层厚度有40mm的，有45mm的，也有50mm的，能满足强腐蚀环境的要求。○2已总结了一批外加剂的科技成果，如：编制了行业标准《钢筋阻锈剂的应用规范》及《技术规程》、《混凝土抗硫酸盐类腐蚀防腐剂》，编制了水泥、混凝土耐久性的试验方法，一些外加剂通过专家评估，获得国家技术专利；企业标准的外加剂更是百花齐放了。
因此，关于前几年认为的“正常情形”有了专门大改变。按目前的技术水平，在某些强腐蚀情形下也能够采纳管桩：○1在腐蚀性CO2强腐蚀环境下，完全能够采纳管桩。○2在pH值强腐蚀环境下，由于目前的体会还不够，因此依旧“不应”采纳。○3在SO42-、Cl-强腐蚀环境下，只要采纳合适的防腐措施，能够采纳管桩。
三、在腐蚀性CO2强腐蚀环境下能够采纳管桩
有好几个工程（如：云南西双版纳某工程、广东湛江某工程和三水电厂工程、
广西某工程等）地下水的腐蚀性CO2含量＞60mg/l。
碳酸（及CO2）与水泥石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙，腐蚀性CO2可将混凝土表面难溶的碳酸钙作用生成可溶性的碳酸氢钙，使混凝土深层内的氢氧化钙裸露，又会与碳酸（及CO2）作用生成碳酸钙薄层，这一薄层又会被腐蚀性CO2作用生成可溶性的碳酸氢钙，如此反复不断进行，直至使混凝土完全破坏。
按《岩土》规范，腐蚀性等级见表2。
水和土对混凝土结构的腐蚀性评判 表2
腐蚀等级 弱 中 强 腐蚀性CO2（mg/l） 直截了当临水或强透水弱透水层的地下水 层的地下水 15 ～ 30 30 ～ 60 30 ～ 60 60 ～ 100 ＞60 — 按1995版的防腐规范，只有在腐蚀性CO2的含量大于40mg/l时，地下水对混凝土结构才有“弱”腐蚀。也确实是说，不存在强、中腐蚀。
上述两本规范关于腐蚀性CO2的腐蚀性等级尽管差别专门大，但据《岩土》规范编制人员介绍，在工程实践中，腐蚀性C02的强腐蚀要紧表现在水电站混凝
土坝基础廊道坝体的腐蚀，从未发觉对混凝土基础腐蚀破坏的事例，因此，对腐蚀性CO2强腐蚀时也能够采纳管桩，应对混凝土强度等级、最小水泥用量和最大水灰比的要求，但不必采纳表面防腐涂层和耐蚀垫层的措施；另外据《防腐》规范编制人员介绍，关于腐蚀性CO2的防护，提出混凝土强度等级、抗渗等级、水泥用量、水灰比、钢筋的混凝土爱护层厚度的规定也就能够了。因此，不管称之为“强腐蚀”或称之为“弱腐蚀”，《岩土》和《防腐》两本规范在防腐措施方面是大致相同的，是能够采纳管桩的。
四、在pH值强腐蚀环境下不应采纳管桩
广东某工程来函问：地下水的pH值为3.8，能否采纳管桩？
按防腐规范，pH值3.8属于强腐蚀，可采纳有防护措施的预制钢筋混凝土桩，不应采纳管桩。管桩再高的抗渗性能也无法抵御酸性介质的腐蚀。酸性介质的腐蚀性除了与pH值有关外，还与是否含有其他离子有关，据资料介绍，某地区pH值2～3含较多铁离子的硫酸酸性水的腐蚀速度不大。
五、在SO42-强腐蚀环境下可采纳有合理措施的管桩
1.SO42-对混凝土的腐蚀机理
硫酸盐对混凝土的腐蚀要紧是石膏结晶腐蚀和钙矾石结晶腐蚀：
○1SO42-与水泥中的Ca2+化学反应，生成硫酸钙；二水石膏（CaSO4·2H2O）结晶,体积膨胀1倍多.
○2硫酸钙与水泥石中铝酸三钙化学反应,生成硫铝酸钙(钙矾石),结晶膨胀力达20MPa。
依据上述腐蚀机理，抗硫酸盐硅酸盐水泥规定：高抗的C3S＜50%，C3A＜3%；中抗的C3S＜55%，C3A＜5%。
除了上述两种腐蚀机理外，还有碳硫硅钙石型腐蚀，混凝土破坏的形式不是胀裂，而是酥化，这与混凝土所用的碳酸盐骨料和粉料以及水泥中的碳酸盐含量有关。
2.腐蚀性等级
《岩土》规范的规定见表3。
水对混凝土结构的腐蚀性评判 表3 环境类型 腐蚀等级 腐蚀介质 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 微 ＜200 ＜300 ＜500 硫酸盐含弱 200～500 300～1500 500～3000 量SO42- 中 500～1500 1500～3000 3000～6000 （mg/L） 强 ＞1500 ＞3000 ＞6000
与《岩土》规范所列的SO42-含量相比，国内有些行业标准的指标定的更宽一
2-
些。例如：《铁路》规定，弱透水性环境土中的强腐蚀指标是SO4含量为＞24000mg/kg，而《岩土》规范按Ⅱ类环境仅为＞4500mg/kg，指标相差5倍。
3.氯离子存在对SO42-腐蚀性的阻碍 国内外一些标准、规范有不同的认识：
○1氯离子的存在会速进SO42-对混凝土的腐蚀性。例如：《盐渍土》规范在运算硫酸盐总量时的公式为：
SO42-总量= SO42-+0.075×Cl-
○2氯离子的存在会降低SO42-对混凝土的腐蚀性。例如：前苏联ГOCT的规定，水中Cl-含量（mg/L）为＜3000,3000～5000，＞5000时，SO42-含量（mg/L）分别为250、500、1000时才有腐蚀。又例如：《耐久性》规范规定：“对含有较高浓度氯盐的地下水、土，可不单独考虑硫酸盐的作用”。
○3不考虑阻碍，如《岩土》规范。
从腐蚀机理分析和研究成果说明，在Cl-和SO42-共存的水环境中，混凝土受硫酸盐腐蚀的情形会比只有SO42-存在的水环境轻微一些，但轻微多少？目前还不能得出准确的数据。因此在运算SO42-含量时，不考虑Cl-的阻碍较为安全。
4.“干湿交替”的涵义
表3所述的水中SO42-含量是指有干湿交替作用的情形，当Ⅰ、Ⅱ类环境无干湿交替作用时，表中的数值应乘以1.3的系数。按《岩土》规范条文说明的说明是“干湿交替是指地下水位变化和毛细水升降时，建筑材料的干湿变化情形”。本人认为:必须强调“干湿变化”这4个字。因为有些情形是“干”与“湿”的变化，有些情形是“潮”与“湿”的变化，这与土壤性质、地下水位变化频率等有关。近海地区的粗砂土壤会有“干”与“湿”的变化；但粉土、粘性土则可能
是“地下水位的变化仅引起建筑材料的潮与湿的变化，而可不能引起干与湿的变化”。有些地区一年内地下水位的变化只有1～2次，该变化区也不可能是干湿变化。
干湿交替表现在：○1水面的变化区；○2埋入土壤的虹吸区；○3一个面与水接触另一个面暴露于大气中，如：隧道、挡土墙。
5.水泥类材料抗硫酸盐腐蚀的试验方法
目前这种材料的试验方法比较多，如：《水泥抗硫酸盐腐蚀试验方法》GB749-65（已废止）、《水泥抗硫酸盐腐蚀快速试验方法》GB2420-81、《岩土》规范内定的方法、《防腐》规范内定的方法、《硅酸盐水泥在硫酸盐环境中的潜在膨胀性能试验方法》GB/T749-2001、《一般混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082中的抗硫酸腐蚀试验、《混凝土抗硫酸盐类腐蚀防腐剂》JC/T1011-2006的附录A抗压强度、抗蚀系数和膨胀系数试验方法……但至今尚无统一的方法。
○1介质：一样都采纳5%Na2SO4溶液。
○2水泥材料的品种：有选用水泥砂浆，有选用细石混凝土，也有采纳一般混凝土的。
○3试件尺寸有大有小，计有：10mm×10mm×30mm，10mm×10mm×60mm，40mm×40mm×160mm，25mm×25mm×280mm，100mm×100mm×100mm。
○4腐蚀作用有：常温浸泡的，半浸的，高温干湿交替的，也有自膨胀的。 ○5腐蚀时刻有：14天、28天、6个月和若干周期的，更有十多年的。 ○6评定方法也没有统一，例如：强度为合格的保留率有85%、80%、75%的。
本人举荐混凝土试件采纳5%Na2SO4常温半浸一年K12＞80%的方法。理由是：○1
混凝土试件比胶砂试件更真实一些；○2常温半浸试件表面有结晶产物，而85℃的干湿交替与实际情形不符，也可不能产生结晶物；○3结晶膨胀作用刚开始时，混凝土更密实，强度可不能下降，因此需要一年的时刻。另外，强度保持率不能低于80%，对耐久性设计要求使用年限较长的试件，强度保持率最好不低于90%。
6.SO42-强腐蚀环境下管桩的防护措施
沿海地区的海水，SO42-的含量会逐步增高，原先是SO42-约2000mg/l左右，由
于工业的进展，河水中含SO42-增加，致使地下水中的SO42-含量高达4000～
5000mg/l。沿海地区的地下水常伴有含量较高的氯离子，而且地下水位都比较高，桩承台标高一样在2.5米以下，因此Cl-多属于“弱”腐蚀，现在不能按“有较高浓度氯盐的地下水、土，可不单独考虑硫酸盐的作用”的规定，而应考虑SO42-的强腐蚀作用了。
管桩的防护措施有：○1应符合防腐规范第4.9.4和4.9.6条规定。○2管桩混
凝土应考虑外加剂（或矿物掺合料），不但对SO42-有抗蚀性，而且对Cl-也应有抗蚀性。○3桩的直径取大一些，使混凝土的爱护层厚度许多于45mm。○4尽量采纳单桩，需要接桩时接头应在地下水位以下。
7.管桩是否遭受内外两面的腐蚀
管桩内的水是“死水”，不是“活水”，因此对死水的腐蚀性会从“强”变成“弱”，不存在双面腐蚀。
六、在Cl-强腐蚀环境下可采纳有合理措施的管桩
1.Cl-对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀机理
Cl-的渗透能力专门强，在有电解质（水）的情形下，它可与铁发生电化学作
用生成氯化亚铁，之后在有氧与水的情形下，电化学作用生成氢氧化亚铁和无粘结性能的氢氧化铁，氯离子可置换出来，它又会打头阵去腐蚀钢铁，生成氯化亚铁，如此不断腐蚀。因此有氯离子的含氧水的腐蚀性专门强；假如水中缺氧，则只能生成氯化亚铁，附在钢铁的表面上，腐蚀性减弱。
2.腐蚀性等级
《岩土》规范的规定见表4。
表4 对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评判
水中的Cl-含量（mg/l） 土中的Cl-含量（mg/kg） 腐蚀等级 长期浸水 干湿交替 A B 微 ＜10000 ＜100 ＜400 ＜250 弱 10000～20000 100～500 400～750 250～500 中 —— 500～5000 750～7500 500～5000 强 —— ＞5000 ＞7500 ＞5000 注：A是指地下水位以上的碎石、砂土，稍湿的粉土，坚硬、硬塑的黏性土； B是湿、专门湿的粉土，可塑、软塑、流塑的黏性土。
表4是引自原苏联1985年的《建筑防腐蚀设计规范》。该规范在二十多年里
有什么变化？不大清晰。据了解，前几年俄罗斯在中国建设的工程仍采纳这一标
准作为设计依据。
钢筋在水中、土中的腐蚀大多数都属于氧去极化腐蚀。钢筋长期浸泡在水中，
由于氧溶入较少，不易发生电化学反应，故钢筋不易被腐蚀；处于干湿交替状态的钢筋，由于氧溶入较多，易发生电化学反应。什么情形属于干湿交替？可能有不同的明白得，但不同的腐蚀等级的防护措施差别专门大，例如，水中的Cl-含量为6000mg/l时，假如认定是干湿交替情形则是强腐蚀，假如认为不属于干湿交替情形则是弱腐蚀（或中腐蚀）。地下水位变化区是否属于干湿交替，本人意见要区别对待（详见上文）。
另外，在土中的Cl-含量也值得研究，表4采纳了（或考虑了）水中干湿交
替的指标，这关于隧道、涵洞、挡土墙等有一面是空气的情形可能是对的，但关于埋入土中的基础就不一定对，因为土中的介质不可能穿透基础从另一边排出。土中的腐蚀性除了与介质浓度、温度有关外，要紧与土中的水分和氧分含量有关。潮湿的土壤含氧少而水分多，干燥的土壤则相反，是含氧多而水分少。
在运算Cl-含量时，2009年版的《岩土》规范已规定不再计入0.25×SO42-的
数量。然而有的单位在2011年的勘测报告中仍计入，那是不对的。
3.在Cl-强腐蚀环境下管桩的防护措施
沿海地区通常是受SO42-和Cl-共同作用，因此在Cl-强腐蚀环境下的防护措施
一样与前述“五”相同。在SO42-、Cl-共同作用下不应采纳“抗硫酸盐硅酸盐水泥＋钢筋阻锈剂”的方法。
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