油田钢筋砼污水（油）池的腐蚀因素及解决方案

梅 楠

（大庆油田有限责任公司第四采油厂工艺研究所，黑龙江 大庆 163000）

1 混凝土腐蚀的影响因素

1.1 混凝土的碳化

混凝土是由水泥、砂、石及水组成，根据不同的使用功能或周围环境的不同，有时需要加入适当比例的外加剂和掺合料。混凝土的碳化是指混凝土中的Ca（OH）2与周围环境中的CO2发生化学反应生成CaCO3和H2O，从而降低的混凝土碱性的过程。随着碳化过程持续进行，使钢筋暴露在酸性环境当中，逐渐破坏钢筋的钝化层，导致钢筋的锈蚀，从而使钢筋混凝土结构强度降低、失稳，降低使用寿命。

1.2 混凝土的冻融

大庆油田处于我国的北方地区，冬季气温较低，尤其地下部分的混凝土往往处于水饱和状态，此时胶凝孔及混有气体的毛细孔无法起到缓冲作用，混凝土孔隙中的水冻结时，冰的冻胀特性会在密闭空间产生很大的作用力，超过混凝土的抗拉强度，使混凝土的孔隙变大形成裂缝，随着这种作用的循环进行，裂缝从里至外形成贯通缝，破坏混凝土的内部结构[1]。

1.3 SO2和硫酸盐的影响

SO2与CO2类似，也会与混凝土中的碱性盐发生中和反应生产硫酸盐，与混凝土中原有的硫酸盐一起，增加了混凝土中硫酸盐的含量，但硫酸盐是微溶性盐，会与水结合形成水化物，增加混凝土的固相体积，形成结晶性腐蚀。同时，硫酸根的存在，在周围空间形成酸性环境，会对钢筋的钝化膜产生破坏作用，使钢筋产生溶解、锈蚀。

1.4 微生物的影响

混凝土中含有一定比例的硫杆菌、硫酸盐还原菌，硫杆菌会与周围的硫、硫化物、亚硫酸盐发生氧化反应，生成硫酸，产生腐蚀，上文已有阐述；硫酸盐还原菌与混凝土中的硫酸盐发生还原反应，生成具有一定腐蚀作用的硫化氢。

1.5 周围环境湿度的影响

混凝土污水（油）一般为地下或半地下池子，由于土壤中水分及地下水的存在，混凝土结构往往处于一定湿度的环境当中，当湿度较小低于60%时，由于混凝土部分孔隙的缓冲作用，无法有效形成碳化，且水份不足难以在钢筋表面形成较完整的水膜造成对钢筋的腐蚀；当湿度较高，近100%时，这些水分将混凝土的孔隙充满，将土壤、空气中的氧气、二氧化碳等气体隔离在外，无法接触到钢筋，间接起到了保护作用；而当湿度介于70%～90%左右时，不仅有利于气体的渗入，碳化作用也比较显著，对混凝土最为不利。

2 混凝土腐蚀引起钢筋腐蚀的特征

混凝土中钢筋的锈蚀产物一般为氧化铁的水化物，导致钢筋体积膨胀，混凝土会沿钢筋表面形成裂缝，增大了钢筋与腐蚀介质的接触面积，从而加快腐蚀速度，同时，钢筋与混凝土之间接触不再紧密，两者的粘接力不断下降，甚至分离，直至变形、失效；钢筋的断面损失往往造成局部结构或构件发生损坏，一般认为是由局部腐蚀引起的，但实际工程中，构件钢筋虽出现了严重的断面腐蚀，但仍能继续应用，未产生严重后果，这与其承重及所处位置有关。

3 解决钢筋混凝土腐蚀的解决方案

3.1 普通混凝土中填加一定比例的矿物质

增加混凝土密实度，减少孔隙的存在，阻断了腐蚀介质进入混凝土结构的通道，也就降低了腐蚀的风险。例如：设计常采用高强黑曜石玻璃粉末（包含大量纳米级颗粒）填加到水泥中，粉末具有无毒、抗渗、防腐且强度高的特点，不仅大大增强了钢筋混凝土的强度，还能堵塞传统混凝土结构中的毛细孔隙；同时矿物质中含有部分硅酸根离子、铝酸根离子和水泥中的钙离子结合，生成大量的胶凝物---水合硅酸钙、水合铝酸钙，也可有效降低混凝土的孔隙率。

3.2 选择合适的建筑材料

污水（油）池内的介质化学成分多样，且周围土壤中地下水成分复杂，因此结构设计时应选择耐蚀、抗冻性能良好的水泥，如粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和复合水泥等，可有效防止池体遭受腐蚀介质的侵蚀。

3.3 混凝土的配比和保护层

由于腐蚀的作用，使混凝土结构中的碱性环境逐渐转变为酸性，钢筋遭受腐蚀的风险就会加大；增加混凝土中水泥的配比，会使钢筋周围的碱性环境持续的时间更长。适当降低混凝土的水灰比、加强施工中的振捣，同时达到规范标准规定的养护时间，可大大降低孔隙率，延缓腐蚀的进展速度；另一方面，增加保护层的厚度可降低纤维孔的连续性，使腐蚀性离子的入侵和碳化进展更加困难。

4 结语

通过以上分析，油田污水（油）的结构设计中可通过材料选择，调整配比及增加保护层厚度等工艺措施预防及延缓腐蚀作用。