由于混凝土的主要成分(水泥的水化物)可與硫酸反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的最終破壞。因此，提高混凝士管道的抗蝕性和耐久性，一方面可通過改善混凝土本身的結(jié)構(gòu)，提高其對腐蝕介質(zhì)的抵御能力；另一方面，使混凝土與周圍腐蝕介質(zhì)隔離開來，以保護(hù)其不受侵蝕。理論上提高膠凝材料的抗硫酸侵蝕性能、控制腐蝕傳質(zhì)過程抑制或減少生物硫酸的生成都能緩解混凝土的微生物腐蝕。因此，防護(hù)措施主要包括混凝土改性、表面涂層保護(hù)和生物滅殺技術(shù)3大類。

1.混凝土改性

混凝土改性包括提髙混凝土抗酸、抗?jié)B和抗裂性能。提高混凝土抗酸性能的主要目的是改變膠凝材料的組成和結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混凝土的抗中性化性能或減緩酸腐蝕進(jìn)程。提高混凝土的抗?jié)B性能主要目的在于防止生物硫酸向混凝土內(nèi)部的滲透，從而延緩混凝土的中性化和強(qiáng)度的衰減。提高混凝土的抗裂性能主要目的在于控制微生物腐蝕產(chǎn)物鈣礬石膨脹所導(dǎo)致的裂縫擴(kuò)展，從而延緩腐蝕介質(zhì)和產(chǎn)物在混凝土內(nèi)部的傳質(zhì)過程，降低混凝土的失效速度。

改善混凝土本身結(jié)構(gòu)，提高其抗蝕性和耐久性，常用方法有：選用合適膠凝材料，確定水灰、灰砂等材料的配合比，引入新型外加劑添加劑和合理施工。

（1）膠凝材料的選擇

膠凝材料選擇包括水泥品種選擇和礦物摻合料的選用。采用不同的膠凝材料，水化物的組成結(jié)構(gòu)不同，腐蝕產(chǎn)物和混凝土抗?jié)B性將發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土抗酸性能的差異，此外，混凝土的抗酸性能還與酸的種類有關(guān)。對硝酸和醋酸溶液作為腐蝕介質(zhì)的研究表明不同類型膠凝材料抗酸性為：粉煤灰>石灰膠凝材料>堿礦渣>硅酸鹽>高鋁+石膏+石灰混合物，其原因在于CSH的酸腐蝕產(chǎn)物不溶性SO2膠體覆蓋于未腐蝕部分表面，對進(jìn)一步的腐蝕具有減緩作用，而鈣礬石則在酸中很快溶解，不具備減緩能力。低Ca/Si比的CSH分解后形成更密實(shí)的不溶性SiO2膠體，因此表現(xiàn)出更好的抗酸性能。但所有膠凝材料都根本無法抵御醋酸的腐蝕，這可能與有機(jī)酸較強(qiáng)的緩沖作用有關(guān)。

混凝土中摻加硅粉、粉煤灰和礦粉等礦粉摻合料時，可降低CSH的Ca/Si比，同時火山灰反應(yīng)消耗了Ca（OH），減少了石膏的生成量，從而可減少鈣礬石生成導(dǎo)致的膨脹破壞，而火山灰反應(yīng)產(chǎn)生的界面效應(yīng)則改善了骨料/水泥石界面過渡區(qū)，提高了混凝土的抗?jié)B性能。因此摻加礦物摻合料的混凝土理論上應(yīng)具有較強(qiáng)的抗微生物腐蝕性能，美國、日本都有類似的專利技術(shù)報道。但以稀硫酸（2%～3%)為介質(zhì)的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥硅粉、硅酸鹽水泥+粉煤灰、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥四者的抗硫酸腐蝕性能并無顯著差別，抗硫酸鋁酸鹽水泥則表現(xiàn)出顯著的耐腐蝕性能。硝酸和磷酸介質(zhì)的腐蝕試驗(yàn)也表明，摻加硅粉對提高混凝士抗酸性能十分有限，腐蝕產(chǎn)物的抗?jié)B性比混凝土本身的抗?jié)B性能更為重要，腐蝕產(chǎn)物不溶性SO2膠體的抗?jié)B性還不能提供有效的保護(hù)。因此，通過摻加礦物摻合料改善水化物的組成結(jié)構(gòu)還不足以顯著提高混凝土的抗酸性能。

考慮到生物硫酸腐蝕與化學(xué)硫酸腐蝕的差別，研究應(yīng)在實(shí)際污水中進(jìn)行，目前這方面研究成果較少，H.Sariciment的研究證實(shí)了抗硫酸鋁酸鹽水泥具有最佳性能，但與硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥+硅粉、硅酸鹽水泥+粉煤灰相比優(yōu)勢似乎并不顯著，在兩年的現(xiàn)場試驗(yàn)中所有試件都遭到輕微侵蝕。而國內(nèi)進(jìn)行的現(xiàn)場污水腐蝕試驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥+硅粉、堿礦渣水泥實(shí)際上都無法有效緩解微生物的腐蝕，浸泡1年，各試件腐蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度損失情況幾乎相同。產(chǎn)生差別的原因可能在于污水微生物環(huán)境不同。

（2）設(shè)計(jì)合理配合比

混凝土愈密實(shí)，抗?jié)B性能愈高，腐蝕介質(zhì)向其內(nèi)部滲透速率愈慢，可以減緩混凝土的腐蝕。影響混凝土密實(shí)度的主要因素是混凝土的水灰比和單位水泥用量，合理的水灰比和灰砂比可提高混凝土的密實(shí)度，如水灰比較小時，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、抗?jié)B性好，宜控制在0.5以下；灰砂比過大時，混凝土收縮大、抗?jié)B性低；灰砂比過小時，拌合物較干而黏結(jié)性差，混凝土也不密實(shí)，最好控制在1：2～1：25。

（3）引入外加劑添加劑

①聚合物

聚合物能夠在混凝土中形成穿插的三維網(wǎng)絡(luò)，阻止大晶體的生成和微裂紋的發(fā)展，從而改善了骨料的界面過渡區(qū)，提高了混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性，因而能夠增強(qiáng)混凝土的抗酸性能。硫酸浸泡試驗(yàn)證實(shí)了聚合物改性的有效性，但不同聚合物改性效果存在差異，聚苯乙烯2丙烯酸樹脂能夠顯著提高混凝土的抗硫酸腐蝕性能，聚乙烯樹脂可略微增加，聚苯乙烯2丁二烯樹脂、聚丙烯酸樹脂則降低混凝土的抗硫酸腐蝕性能，可能與改性后混凝士的細(xì)觀結(jié)構(gòu)差別有關(guān)。也有研究表明，聚醋酸乙烯樹脂是最佳改性樹脂，而與水玻璃復(fù)合改性時，更能顯著提髙混凝土的抗硫酸侵蝕性能。

在模擬污水和現(xiàn)場污水環(huán)境下，聚苯乙烯2丙烯酸樹脂僅能夠略微提高混凝土的抗微生物腐蝕性能，聚苯乙烯2丁二烯樹脂和聚乙烯沒有效果，而聚丙烯酸樹脂則降低了抗微生物腐蝕性能。因此，以聚合物改性提高密實(shí)度和抗?jié)B性，還不能有效減緩混凝土的微生物腐蝕。

②纖維

鈣礬石產(chǎn)生的體積膨脹以及混凝土收縮導(dǎo)致的開裂會加劇混凝土腐蝕。作為輔助手段，纖維增強(qiáng)能有效控制混凝土的開裂，在一定程度上能夠提高其抗微生物腐蝕性能，因此被廣泛采用。但鋼纖維在混凝土中性化后，存在銹蝕、膨脹、喪失粘接等問題，而玻璃纖維存在耐堿性問題。相比，有機(jī)纖維不會產(chǎn)生銹蝕，與混凝土粘接性好，其在污水環(huán)境下獲得驗(yàn)證，但研究同時發(fā)現(xiàn)，有機(jī)纖維在微生物環(huán)境中存在降解，可能會影響混凝土長期的耐腐蝕性能。

（4）進(jìn)行合理施工

進(jìn)行合理的攪拌、振搗和充分的濕養(yǎng)護(hù)。有資料顯示，攪拌和振搗的適宜時間分別為2 min和15～20 s，一般養(yǎng)護(hù)時間為28 d。

2.表面涂層保護(hù)

預(yù)防混凝土被腐蝕的表面涂層保護(hù)措施可以分成兩類：一類是惰性涂料，用于提高混凝土的耐蝕性、抗裂性、抗?jié)B性；另一類是功能涂料，主要起殺菌功能，用于中和酸或抗菌。

惰性涂層能隔絕混凝土與生物硫酸的接觸，從而避免遭受腐蝕。通常采用耐酸的有機(jī)樹脂，如聚乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、有機(jī)硅等，在國外的技術(shù)報道中，也有用到水玻璃涂層和樹脂改性砂漿等；還有報道中指出，使用纖維能有效防治涂層開裂。功能涂層的主要作用是抑制生物硫酸的產(chǎn)生。中和涂層在混凝土表面形成了一種保護(hù)層，中和涂層本身是顯堿性的，用來中和生物硫酸，維持原來較髙的pH值，從而破壞細(xì)菌的生長環(huán)境，常用的堿性材料有氫氧化鎂、氧化鈣等。

功能涂層主要目的是中和生物硫酸或者抑制生物硫酸的生成，以避免混凝土遭受腐蝕。中和性能涂層實(shí)際上是一種犧牲保護(hù)措施，即在混凝土表面形成一層堿性材料保護(hù)層，用于中和生物硫酸，并提高混凝土表面pH值，從而抑制硫氧化細(xì)菌的繁殖，這種涂層只能用于可更換的場合，常用的堿性材料有碳酸鈉、氧化鈣，采用氧化鎂、氫氧化鎂效果更佳。殺菌功能涂層是微生物滅殺技術(shù)的具體應(yīng)用，是以無機(jī)或有機(jī)膠凝材料為載體，摻加殺菌劑，在混凝土表面形成一層具有殺菌、抑制生物硫酸產(chǎn)生的涂層。此外，硫磺砂漿涂層具有高強(qiáng)耐磨、耐酸，可抑制硫氧化細(xì)菌的繁殖，并已獲得實(shí)際應(yīng)用。

在美國聚氯乙烯和高密度聚乙烯內(nèi)襯已經(jīng)廣泛應(yīng)用在混凝土管和現(xiàn)澆地下管道，具有良好的耐酸性能、耐微生物性能。目前我國應(yīng)用比較廣泛的包括環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、聚氨酯樹脂等內(nèi)襯涂刷施工措施。近年來國內(nèi)一些重點(diǎn)工程中，已經(jīng)設(shè)計(jì)采用防腐涂層來進(jìn)行混凝土給排水管道的防護(hù)。給排水管道所處的土壤環(huán)境十分復(fù)雜，影響土壤腐蝕性的因素眾多，且各種因素間的交互作用較多。土壤的類型、雜散電流、含鹽量、電阻率、水含量、pH值、氧化還原電位、微生物以及地下水位等腐蝕因素會造成管道的腐蝕。

混凝土內(nèi)壁防腐蝕涂料工程一般按“一底二中二面”的要求施工，高壓無氣噴涂“一底三面”施工，根據(jù)具體工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可增加面涂層度數(shù)。混凝土內(nèi)壁防腐蝕涂料工程應(yīng)由建筑物自上而下，每個立面自左向右進(jìn)行，涂料分段施工應(yīng)進(jìn)行分格涂裝。涂料工程由一底二中二面配套涂層組成。

3.微生物滅殺技術(shù)

單一的混凝土改性和表面涂層保護(hù)僅僅延緩混凝土遭受腐蝕，二者不能從根本上抑制生物硫酸的生成。而生物滅殺技術(shù)是建立在混凝土微生物腐蝕機(jī)理上的主動性措施，即在混凝土中摻加殺菌劑，在不影響混凝土自身性能的基礎(chǔ)上，通過直接殺滅污水中的微生物或阻止微生物的繁殖和代謝，抑制或減少生物硫酸的生成，這也是未來防治混凝土微生物腐蝕措施的發(fā)展方向。

根據(jù)混凝土微生物腐蝕作用機(jī)理，阻止微生物在混凝土表面和內(nèi)部的生長，直接抑制或減少生物硫酸的生成，是控制混凝土微生物腐蝕最有效的措施，因此，微生物滅殺技術(shù)是近年來混凝土微生物腐蝕防治研究中最活躍的領(lǐng)域。殺菌劑指具有滅殺微生物或抑制微生物繁殖功能的試劑。常見的生物殺菌劑分為兩類：氧化型殺菌劑，如氯氣、溴及其衍生物、臭氧和過氧化氫等;非氧化型，如戊二醛、季胺鹽化合物、噻唑基化合物和亞甲基二硫氰酸鹽等?；炷廖⑸锔g的防治主要采用非氧化型殺菌劑，它們可結(jié)合硫氧化細(xì)菌生存代謝所需的酶，從而起到殺滅或抑制其繁殖的作用。

目前，國外專利報道用于混凝土的殺菌劑有：鹵代化合物、季胺鹽化合物雜環(huán)胺、碘代炔丙基化合物、(銅、鋅、鉛、鎳)金屬氧化物、(銅、鋅、鉛、錳、鎳)酞菁、鎢粉或鎢的化合物、銀鹽、有機(jī)錫等。前蘇聯(lián)也有硝酸銀、烷基氮苯溴化物、季胺鹽、有機(jī)錫等用作混凝土殺菌劑的研究報道。殺菌劑應(yīng)用時，或以膠凝材料為載體在混凝土表面形成功能性保護(hù)涂層，或作為防腐蝕的功能組分經(jīng)預(yù)分散后直接摻入混凝土中，其中液體殺菌劑可采用載體如沸石吸附后制成粉劑使用。殺菌劑的適用性與其殺菌功效、溶解性能、顯效摻量以及對混凝土性能的影響有關(guān)。水溶性殺菌劑易溶出消耗，缺乏長效性;重金屬離子可能造成水污染;某些金屬氧化物不溶于水,但可能溶于硫酸,因此都存在一定缺陷。而金屬鎳化合物、金屬鎢化合物及金屬酞菁具有摻量少、分散性好、不易被硫酸洗提的特點(diǎn)，是高效的防混凝土微生物腐蝕殺菌劑,前兩者在日本已市售。

不同殺菌劑對不同的硫氧化細(xì)菌具有選擇性，同時作用效果受pH值的影響。鎳化合物適用于中性環(huán)境,而鎢化合物在酸性環(huán)境具有效果，因此，以鎳酞菁與鎢粉或其化合物復(fù)合可使混凝土獲得優(yōu)異的抗微生物腐蝕性能。使用殺菌劑會導(dǎo)致成本增高，某些工業(yè)廢棄物如用畢的銀催化劑可作潛在的替代品。最近，專利報道了將某些桿菌引入混凝土，利用其代謝生成殺菌劑，抑制硫酸鹽還原細(xì)菌生長的腐蝕防治技術(shù)。此外，研究發(fā)現(xiàn)，常用的混凝士早強(qiáng)劑2甲酸鈣，能有效抑制硫氧化細(xì)菌和嗜酸鐵氧化細(xì)菌的繁殖，并且甲酸鈣也參與了混凝土的微生物腐蝕過程。

分別從季銨鹽、鹵代化合物、(銅、鋅、鉛、鎳)金屬氧化物、鎢粉或鎢的化合物、(銅、鏵、鉛、錳)酞菁中選用了5種常用于混凝土中的不同類型的殺菌劑，分別為十二烷基二甲基芐基氯化銨、溴化鈉、氧化鋅、鎢酸鈉、銅酞菁。