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混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂 Sulfate corrosion-resistance admixtures for concrete
　　在混凝土搅拌时加入的，用于抵抗硫酸盐、盐类侵蚀性物质作用，提高混凝土耐久性的外加剂，称为混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂。简称抗硫酸盐类侵蚀防腐剂

1、在硅酸盐类水泥砂浆或混凝土中掺加一定量的抗硫酸盐类侵蚀防腐剂，能抵抗环境中一定浓度的SO2-4、Cl－、HCO-3、CO2、NH-4、Mg2+以及其它盐类、泛酸类的地下水、地表水、海水、污水和含盐土壤、可溶岩盐等侵蚀性物质对砂浆或混凝土的侵蚀。

2、在硅酸盐类水泥砂浆或混凝土中掺加一定量的抗硫酸盐类侵蚀防腐剂，可用于受环境侵蚀的海港、水利、污水、地下、隧道、引水、道路、桥梁、工业和民用建筑基础等工程。

项目			标准指标	实测值
化学成分	氧化镁/%		≤5.0	2.3
化学成分	氯离子/%		≤0.05	0.01
物理性能	比表面积/（㎡/㎏）		≥300	375
	凝结时间	初凝/min	≥45	60
	凝结时间	终凝/h	≤10	8
	抗压强度比/%	7d	≥90	96
	抗压强度比/%	28d	≥100	105
	膨胀率/%	1d	≥0.05	0.07
	膨胀率/%	28d	≤0.60	0.54
抗侵蚀性	抗蚀系数（K）		≥0.85	0.88
抗侵蚀性	膨胀系数（E）		≤1.50	1.3

海水或盐碱地区环境水中的硫酸盐和镁盐，对水泥混凝土具有化学腐蚀破坏作用，氯盐和硫酸盐还对混凝土中的钢筋具有锈蚀破坏作用，所以混凝土必须采取防腐措施。

　　SA-100A型混凝土防腐蚀剂是由表面活性剂、无机盐、有机助剂和载体配制而成的外加剂。在普通硅酸盐水泥中同时掺加SA-100A型防腐蚀剂和Ⅱ级粉煤灰，可使水泥的抗硫酸盐极限浓度（K值）提高到10000～15000mg/l，较普通抗硫酸盐水泥高4～6倍。防腐蚀剂还具有防止钢筋锈蚀，改善抗冻融性能，提高抗渗性和增加强度等作用，适用于沿海铁路、港口及盐碱地区耐中、强硫酸盐侵蚀混凝土的施工。

SA-100A型适用于水下或冻线以下基础工程防腐蚀混凝土及适用于有抗冻融要求的防腐蚀混凝土。

技术性能	试验方法标准	试验项目	指标
耐腐蚀性	GB749-65	抗硫酸盐极限浓度（K值）	10000～15000
防锈蚀性	YBJ231-91	电化学综合评定法	合格
抗冻融性	GBJ82-85	相对动弹性模量（P）	＞60%
抗冻融性	GBJ82-85	重量损失率（ΔW）	＜5%
减水率	GB8076-87	混凝土减水率	＞10%
减水率	GB8076-87	抗压强度比	＞100%

1、SA-100A型防腐蚀剂应与粉煤灰同时掺入混凝土中，并按TB201-86附录13和《粉煤灰防腐蚀混凝土施工技术暂行规定》施工；

3、SA-100A型防腐蚀剂不燃、无毒，属非危险品，但不得入口，有效保存期为3年。

含硫酸蒸气和凝聚物会对电解铜厂的混凝土厂房产生严重腐蚀，使厂房及构件造成腐蚀性脱落、剥皮、强度降低、钢筋锈蚀，严重影响建筑物的使用寿命。为解决这一问题，在某工程设计中采用了42.5强度等级的普通水泥和32.5强度等级的矿渣水泥掺用SA-100A蚀防腐剂，配制耐腐蚀混凝土。梁、柱、吊车梁、预制顶板用普通水泥掺加SA-100A型抗侵蚀防腐剂，掺量为水泥重量的6％～8％(替代水泥率)，设计为C30混凝土。基柱、一层板柱、标高8.1m上部、高位池(硫酸液池用树脂做防护层)、地面等用矿渣水泥，SA-100A型抗侵蚀防腐剂的掺量为水泥重量的6％～8％(替代水泥率)，设计为C20～C25混凝土。电解槽四排总宽18m，长90m，整个车间100多m长，高度15m。该工程建成投产3年后，混凝土棱角、表层及平整度都完好如初，未见有受腐蚀的迹象。

根据侵蚀物质的含量和工程环境，依据国内外有关标准、以及ISO标准规定的侵蚀物质和侵蚀程度依据，受硫酸盐及其他盐类、泛酸类侵蚀程度，确定电解铜厂建筑工程分部位为酸性中等腐蚀和强腐蚀，选用42.5强度等级的普通水泥和32.5强度等级的矿渣水泥掺用SA-100A型抗侵蚀防腐剂，配制使用耐腐蚀混凝土。

（1）试验设计及结果：采用42.5强度等级的普通水泥、32.5强度等级的矿渣水泥掺6％～8％SA-100A型抗侵蚀防腐剂，中砂，骨料粒径20～40mm配制的混凝土，设计强度等级C20、C25、C30，车间不同部位设计要求和施工混凝土配合比与强度见表1。配制的普通混凝土，坍落度控制在40～60mm，混凝土流动度等工作性能好，强度高，平均强度均超过设计强度等级的135％。

建筑物的部位	设计强度等级	水泥	SA-100A掺量/%	混凝土配合比水泥：砂：石：SA-100A：水	坍落度/mm	28d平均抗压/ MPa(％)
基柱	C20	矿32.5	6.5	1:2.18:4.05:0.065:0.59	46	30.9(155)
标高8.1m	C20	矿32.5	6.5	1:2.18:4.05:0.065:0.59	46	30.9(155)
高位池	C25	矿32.5	6.4	1:1.86:3.60:0.064:0.52	51	34.0(136)
一层梁板柱	C25	矿32.5	6.4	1:1.86:3.60:0.064:0.52	51	34.0(136)
柱①-○16轴	C30	普42.5	6.5	1:2.00:3.89:0.065:0.54	51	42.3(141)
柱	C30
吊车梁	C30

2）混凝土力学和抗侵蚀性能：不掺和掺10%SA-100A型抗侵蚀防腐剂的水泥混凝土的各龄期抗压强度和在侵蚀介质中浸泡试体抗压强度与淡水中养护试体同龄期强度之比的抗侵蚀系数见表2，在5%Na2SO4、硫酸介质（pH值4.0～4.5）中侵蚀28d和180d的抗侵蚀系数(K)，掺SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土抗蚀系数均为1.0左右，而不掺的混凝土抗侵蚀性能较差。

掺SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土，拌水后能将水泥水化析出大量的氢氧化钙、高碱性铝酸钙等不稳定或亚稳状态物质转变成稳定的，有利于均质、密实、对强度起贡献作用的水泥石结构。这种化学和物理的综合作用，起到了抵抗环境侵蚀性物质对混凝土侵蚀的作用，避免了由硫酸等介质对混凝土的破坏。从试验结果可见，不掺和掺SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土强度、抗侵蚀系数以及在工程中的使用结果，也都表明掺用SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土具有较好的抗侵蚀和耐久性能。

该工程交工投产后，对其质量进行的验收，以及投产使用后的现场考察表明，掺用SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土厂房，在与硫酸蒸气或空气侵蚀环境中含有侵蚀性介质作用下，混凝土棱角、表层平整度都完好如初，未见有受腐蚀的迹象，其主要原因如下。

(1)掺入SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土，可将水泥水化析出大量的氢氧化钙、高碱性铝酸钙等不稳定或亚稳状态物质转变成稳定的，有利于均质、密实、对强度起贡献作用的水泥石结构。这种化学和物理的作用，是提高混凝土抗侵蚀、耐久性的有效措施。

(2)掺入SA-100A型抗侵蚀防腐剂可补偿混凝土收缩，减少裂纹和降低孔隙率，阻止侵蚀性物质的渗入、扩散或渗透。同时，又可以起到保护钢筋防止锈蚀的作用。

(3)掺入6％～8％SA-100A型抗侵蚀防腐剂的混凝土抗侵蚀性能大大提高，抗侵蚀系数大于0.90，可抵抗强侵蚀。工程使用三年后，该电解铜厂第三期扩建工程仍采用掺SA-100A型抗侵蚀防腐剂来解决腐蚀问题；从该工程使用效果以及在污水处理工程的实例证明，掺入SA-100A型抗侵蚀防腐剂可制备具有高性能、抗侵蚀、自防水的耐久性混凝土。

海水中和海岸边的混凝土工程由于长期受 Cl - 侵蚀，混凝土中钢筋锈蚀的现象非常普遍，已建的海港码头等工程多数都达不到设计寿命的要求。据统计，美国每年因混凝土耐久性问题损失数面亿美元，每 4 个建筑中就发生一例钢筋锈蚀破坏。中国每年因混凝土内部钢筋锈蚀导致结构破坏也损失数十亿人民币。研究和实践表明，大幅度提高混凝土的抗渗透性，降低收缩开裂，减少混凝土内部液相中的有害离子成分，阻止 Cl - 在混凝土孔相中的迁移，是改善海工钢筋混凝土抗海水和其他有害介质侵蚀，大幅度延长海工混凝土结构使用寿命的技术关键。

它能大幅度提高海工混凝土施工性、力学性能、抗 Cl - 渗透性、抗化学物质侵蚀性和延长海工钢筋混凝土使用寿命，方便海工混凝土配制施工。

1 、 SA-100A海工抗侵蚀剂的掺量及技术性能
SA-100A海工抗侵蚀剂的常用掺量为胶凝材料总量的 6 ％ ~10 ％ ( 内掺法，即可以等量替代部分水泥 ) 。掺加该抗侵蚀剂可以极大地提高海工混凝土的抗侵蚀能力，且有助于节约海工混凝土中水泥用量。其技术性能具体如下：
1) 掺加 7.0 ％～ 9.0 ％的 SA-100A海工抗侵蚀剂，在保持相同流动性的情况下。能使砂浆抗渗等级提高 300 ％以上，使混凝土的抗渗等级提高 400 ％，也可用来配制抗渗等级为 P30 以上的防水抗渗混凝土。

2) 掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂，可大幅度降低混凝土中 Cl - 渗透速度，按照《 ASTMl202 混凝土抗 Cl - 渗透性电测法》和《 JTJ275 — 2000 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中 Cl - 渗透性快速测定方法测得的电通量小于 1000C，属于渗透性很低的范畴，非常适合于长寿命服役期的海工钢筋混凝土工程。

3) 在保持水泥用量和坍落度不变的情况下，掺加 7.0% ～ 8.0 ％的 SA-100A海工抗侵蚀剂可减少混凝土用水量 15 ％～ 23 ％。使混凝土 3 天强度提高 150 ％以上。 7 天强度提高 120 ％左右， 28 天强度提高 40% 以上。
4 ）掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂，可以使混凝土在潮湿养护条件下早期产生一定膨胀 (0.01 ％ ~0.02%) ，补偿后期由于失水干燥引起的部分收缩，从而提高结构物抗裂性、体积稳定性和耐久性。

5) 掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂可以大幅度改善混凝土的保水性和抗离析性，减少泌水通道，提高海工混凝土表面光洁度，降低海浪 ( 海砂 ) 对钢筋保护层表面的冲蚀破坏。

6) 掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂可以使混凝土中 Cl - 的渗透和扩散速度大幅度降低，混凝土的电通量小于 1000C。若配合一定的优质活性矿物掺合料，混凝土的电通量可低于 100C，属于极低的范畴。

SA-100A海工抗侵蚀剂主要由相溶性较好的超塑化组分、结晶组分、纳米尺度微孔填充组分、微膨胀组分和减缩组分、憎水组分等多种组分组成，产品集减水、堵塞毛细孔隙、填充微孔和增强体积稳定性、减少开裂、降低毛细管吸水率等功能于一身。将其掺入混凝土中，对混凝土各项性能，尤其是抗 Cl - 渗透性、抗化学物质侵蚀性大幅度改善的内在机理，包括以下几个方面：

1) 降低孔隙率，细化孔径，改善混凝土孔结构，堵塞渗水通道。

试验表明，掺加 7.0 ％ ~9.0 ％的 SA-100A海工抗侵蚀剂．在保持相同流动性的情况下。能使砂浆抗渗等级提高 300 ％。使混凝土的抗渗等级提高 400 ％以上，所配制混凝土的抗渗等级可达 S30 。更值得注意的是混凝土的电通量能够大幅度降低，使 Cl - 渗透的通道被阻隔。这大大降低了 Cl - 在混凝土中的渗透迁移能力。紧密的和亚微观尺度上非常密实的混凝土结构同样使酸性气体对混凝土的破坏降低到最低程度。掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂的混凝土具有很强的抗碳化能力。混凝土结构的密实也能使海水中 Mg 2+ 和 SO 4 2- 等离子的渗透和侵蚀破坏作用大大降低，因为在降低了 Cl - 的渗透能力的同时，也同样降低了 Mg 2+ 、 SO 4 2- 等半径大于 Cl - 的离子渗透能力。

在保持胶凝材料用量和混凝土流动性不变的情况下，掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂可减少混凝土用水量 15 ％～ 23 ％。加之填充密实等特殊组分的存在，能使混凝土 3 天强度提高 150 ％以上， 7 天强度提高 120 ％，左右， 28 天强度也能提高 40 ％～ 60 ％，增强效果和节约水泥用量的效果远远超过单纯使用高效减水剂。用水量的大幅度减少，使得海工混凝土的结构更加密实，由水分蒸发引起的毛细孔将大大减少，这对减少 Cl - 的渗透、减少酸性气体的侵入有着巨大的作用。此外，掺加该外加剂可以大幅度改善混凝土的保水性和抗离析性，减少泌水通道，提高海工混凝土表面光洁度。降低海浪 ( 海砂 ) 对钢筋保护层表面的冲蚀破坏，也减少和细化了混凝土表面的毛细管，从而减少混凝土对盐、碱类物质的毛细吸入。

掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂，可以使混凝土在潮湿养护条件下早期产生一定体积膨胀 (0 ． 01 ％～ 0 ． 02 ％ ) ，补偿后期由于失水干燥引起的部分收缩，从而提高结构物抗裂性、体积稳定性和耐久性。混凝土的收缩开裂造成的危害很大。特别是海工混凝土，一旦造成混凝土收缩开裂，则各种离子将会非常大量地渗透到混凝土内部，酸性气体也会侵蚀混凝土结构，混凝土的使用年限也将大大缩短。掺加该外加剂能够提供微膨胀以抵消后期的干燥收缩，并含有一定量的表面活性减缩成分，这对保持海工混凝土体积稳定性、防止海工混凝土开裂有着非常重大的意义。
4) 具有特殊组分的 Cl - 吸附结合的效应。

SA-100A海工抗侵蚀外加剂在混凝土水泥中引入能吸纳和固化对钢筋危害作用较大的 Cl - 、 SO 4 2- 等的特殊组分。这些组分的存在，能在减少混凝土内液相渗透通道的基础上，使 Cl - 、 SO 4 2- 等离子更加难以通过扩散作用进入到混凝土内部区域，从而有效地保护混凝土内部的钢筋免受这些离子的侵蚀。

试验表明， SA-100A海工抗侵蚀外加剂与各种水泥和掺合料的适应性均较理想，与粉煤灰、矿渣粉等活性掺合料配合使用，则提高混凝土抗侵蚀性的作用更加显著。如只掺加该外加剂，混凝土的电通量可以达到1000C 以下，这已属于渗透性很低的范围了，而若配合一定的活性矿物掺合料，掺加该外加剂所配制的混凝土的电通量可低于 100C．属于极低的范畴。此外，该产品的应用解决了海工混凝土配制过程中无法得到优质粉煤灰、矿渣粉和硅灰，从而无法有效改善混凝土抗侵蚀性的技术难题。

根据专家推算，掺加 SA-100A海工抗侵蚀剂，相当于只需要在每立方米混凝土的成本中增加约 120 元，便可使海工工程的有效服役期延长 1 倍以上。使用海工混凝土的使用年限至少提高 20 年～ 30 年。以本文讨论的海工高性能混凝土的技术，设计和建造 100 年甚至更长使用年限的海工混凝土构筑物是完全可能的，并且海工工程材料成本每年可节约 1194 亿元，如果将使用普通混凝土浇筑海工混凝土工程所造成的短期服役后的拆除，重建费用考虑在内，则应用该项目成本的经济效益更加可观。