6科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON
2008N O.08SCI EN CE &TECHN OLOG Y I NFOR M A TI O N
严密性试验建筑科学
随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视，城市排水设施建设得到迅猛发展。以重庆为例，“十一五”期间，重庆市将投入500亿元，发展循环经济，加强生态环境保护。主城集中污水处理率达85％以上，主城以外地区集中污水处理率达30％，主城市政污泥集中处置率达50％以上，主城内中水回用率达25％。调查表明，污水处理构筑物的耐久性状况远比其他结构差，而一旦污水处理厂限于停顿维修，直接影响城市人民的正常生活秩序，破坏城市生态。由此，分析污水环境下混凝土的腐蚀机理，将对污染环境下混凝土的结构设计及使用寿命延长提供重要依据。 除了常见的冻害、碳化等，污水环境下还有着以下几种腐蚀。
1盐腐蚀
1.1混凝土的盐结晶腐蚀
在液面以上部位，由于毛细作用，混凝土孔隙中充满了液体，当水位及环境温度变化时，液相中的盐份
析出，在一定温度和湿度下转化为体积膨胀的结晶水化物，体积膨胀，破坏混凝土结构[1]。表1给出了各种盐类结晶膨胀率，可见最大的膨胀率可达到311％，足以破坏混凝土。1.2硫酸盐的化学腐蚀 硫酸盐侵蚀混凝土破坏是一个复杂的物理化学过程，其实质是外界侵蚀介质中的S042-进入混凝土的孔隙内部，与水泥石的某些组分发生化学反应生成膨胀性产物，而产生膨胀内应力，当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时，就会使混凝土强度严重下降，导致混凝土遭受破坏。根据结晶产物和破坏型式的不同，硫酸盐侵蚀
破坏可分为两种类型[2]，[3]
:
钙矾石膨胀：破坏绝大多数硫酸盐对混凝土都有显著的侵蚀作用，这主要是由于硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐都能与水泥石中的Ca (OH)2作用生成硫酸钙，硫酸钙再与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成三硫型水化硫铝酸钙(3Ca O Al 2033Ca SO 431H 20即钙矾石，简写为AFt )。以Na 2S O 4为例，其反应方程式为：
Na 2SO 4
10H 20+C a (O H)2=CaSO 42H 20+2Na OH +8H 20
3(Ca S O 42H 20)+4Ca O A1203金地九珑璧
12H 20+14H 20=3Ca O Al 2033Ca SO 431H 20+Ca (OH)2
钙矾石是溶解度极小的盐类矿物，在化学结构上结合了大量的结晶水，其体积约为原水化铝酸钙的2.5倍，使固体体积显著增大，加之它在矿物形态上是针状晶体，在原水化铝酸钙的固相表面成刺猬状析出，放射状向四方生长，互相挤压而产生极大内应力，致使混凝土结构物受到破坏。钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝。
石膏膨胀破坏：当侵蚀溶液中S042-浓度相当高(大于1000m g ／L )时，水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充，不仅有钙矾石生成，而且在水泥石内部还会有二水石膏(C a SO 42H 2O )结晶析出，反应方程式为：
Na 2SO 410H 2O+Ca (OH)2=Ca SO 4
温州劳务市场英格兰申办世界杯2H 2O+2Na OH+8H 2O
从Ca (OH)2转变为石膏，体积增加的原来的两倍，使混凝土因内力过大而导致膨胀破坏。
2微生物腐蚀
微生物腐蚀是指微生物引起的腐蚀或受微生物影响的腐蚀(M i cr obi all y I nf l uenced C or r os i on)。引起腐蚀的微生物有很多种，硫酸还原菌、真菌、蓝细菌、硝化细菌、几乎各种厌氧菌、真菌，这些细菌不仅造成混凝土的劣化，对其中的钢筋、铁件也造成强烈的腐蚀[4],[5]。
61850 mms微生物的腐蚀主要是由其生命活动中产生腐蚀性物质而造成的[6]。微生物的代谢过程可分为好氧和厌氧两种。好氧代谢主要发生在供氧充分的区域，如曝气池、沉淀池的水面表层等处，厌氧代谢主要发生在贫氧的环境，如地下管网、沉淀池的水下部位等[7]。两种代谢过程的产物不同，腐蚀机理也不一样。
2.1好氧菌对混凝土的腐蚀
好氧菌在代谢过程中会消耗污水中的溶解氧，营养源是污水中存在大量碳氢化
合物、蛋白质、纤维素等有机物质，代谢排出有机酸、二氧化碳、硫酸根离子等。
好氧生物处理过程的生化反应方程式如下：科学家发现前列腺素可使肺再生
C 、H 、O 、N 、S +O
2CO 2
+H 2O+NH 3+
S O 42-+...+能量
C 、H 、O 、N 、S +能量C5H 7NO2
C5H7NO2+O2
CO 2
+H 2O+NH 3+SO 42-+...+能量
产生的碳酸、有机酸对碱性的混凝土产生溶解性的腐蚀。
2.2厌氧菌对混凝土的腐蚀
调查表明，厌氧菌侵蚀最严重的部位是地下排污管网，最主要的元凶是硫酸盐还原菌(SRB)[8]。硫酸
盐还原菌(SRB)是指在厌氧条件下能把硫酸根还原成二价硫的一细菌，主要是脱硫弧菌属的细菌[9]。
污水和废水中的有机和无机悬浮物随水流流动而逐渐沉积于管道底部成为淤泥，淤泥中的硫酸根离子被硫还原菌还原，生成硫化氢。释放的硫化氢气体进人管道内未充水的上部空间，与管壁相接触.在管壁上，硫化氢由于生物化学的作用，氧化生成硫酸，在硫酸的不断作用下，管壁混凝土被腐蚀。
污水中既有有机的硫化物也有无机的硫化物，当污水管中的污水流速较低时，硫酸盐还原菌很容易在管壁上成为菌落。在贫氧条件下，它能将含硫蛋白质及硫酸盐还原为硫化物，生成H 2S ，与水结合形成对混凝土、金属等多种材料有腐蚀的硫酸，从而使混凝土和钢筋产生腐蚀。
含硫蛋白质在厌氧条件下分解出硫化氢，方程式如下
：
在厌氧状态下，硫酸根作为受氢体，使硫酸盐还原成H 2S ，如遇氧气，则会进一步生成硫酸，方程
式如下：
2.3真菌对混凝土的腐蚀
在分类学上，真菌不同于细菌。细菌是单细胞的真细菌，而真菌是真核生物，真菌能侵蚀很多有机物，包括聚合物、纤维
城市污水处理构筑物钢筋混凝土腐蚀研究
陈进1李建军2闻宝联3
(1.
重庆市排水有限公司
重庆
400020； 2.天津管道集团天津300200； 3.天津市市政工程研究院
天津
300074)
摘要：城市污水对钢筋混凝土的腐蚀日益引起人们的重视，文中分析了污水环境下盐分和微生物对钢筋和混凝土腐蚀的机理，并指出：混凝土构筑物的劣化是多种因素共同作用的结果，既有环境作用，也有生物化学腐蚀和物理化学腐蚀，不同的结构部位所处环境部同，遭受的腐蚀因素也不相同，防护的重点也应各有侧重。关键词：污水微生物混凝土腐蚀中图分类号：TU528；TU823文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2008)03(b )-0086-0
2表1
盐类晶体转化膨胀率
8C E CE EC H A
