公路工程鋼筋混凝土結構物中鋼筋銹蝕與保護分析

【摘 要】鋼筋混凝土是一種復合材料。在鋼筋混凝土結構物中，鋼筋主要承受拉力，而混凝土則主要承受壓力并保護鋼筋免受腐蝕及火災時高溫的作用。在這種結構物中混凝土是直接與周圍有害物質接觸的，若混凝土十分密實并能長期發揮保護鋼筋的作用，那么，這種結構物物將是耐久的。

【關鍵詞】混凝土；腐蝕；鋼筋；耐久性

一、鋼筋銹蝕的基本原理

（1）氯化物的作用。氯化物是一種鋼筋的活化劑，當其濃度不高時，亦能使處于堿性混凝土有害物質中鋼筋的鈍化膜破壞。這與氯離子的高吸附性有直接關系。它置換吸附的氧破壞鈍化膜而導致鋼筋發生潰爛銹蝕。（2）鈣鹽的作用。當含鹵氣體，如氯化氫、氯氣、二氧化氯、溴和碘的蒸氣滲入混凝土孔隙時，溶解在其液相中形成酸，該酸又與水泥石中的氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽及其它化合物發生反應生成相應鈣鹽、硅酸凝膠等水化物，于是混凝土被中和而導致水泥石變質，逐漸喪失鈍化鋼筋的能力。這種鈣鹽具有可溶性、吸濕性，在高濕度的條件下其對鋼筋的溶蝕作用也是強烈的。（3）PH值大小。混凝土的堿性及其孔隙中的PH值為12～13的氫氧化鈣飽和溶液有利于形成和保持鋼筋的鈍化膜，則鋼筋處于高抗腐蝕狀態。當混凝土的PH值由于各種原因降至11.8或更低時，由于不能保存鈍化膜，則鋼筋的鈍化變得不穩定，甚至被破壞。

二、鋼筋銹蝕破壞的形式及其危害

鋼筋銹蝕后產生的垢塊之體積是其銹蝕層體積的2.5～3倍，因而擠壓周圍的混凝土并發生超過其抗拉強度的拉應力，結果使保護層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫。接著有害有害物質沿著裂逢大量侵入，則鋼筋的銹蝕不斷加快。這時，鋼筋與混凝土的粘結力遭到破壞，共同工作能力大幅度下降。鋼筋在混凝土中因銹蝕而發生破壞是由于其表面層變成銹斑而削弱截面積引起的。在含氯鹽的混凝土中的鋼筋之銹蝕是典型的不均勻的坑銹蝕。對鋼筋混凝土結構物物來說，局部的鋼筋受損要比勻質受損更危險。其原因是：第一，在坑腐蝕情況下，鋼筋局部的斷面削弱發展比勻質銹蝕要快；第二，結構物損害到危險程度時沒有象保護層剝落的明顯預兆。

三、預防鋼筋銹蝕的措施

（1）設計、施工方面。第一，在工程設計中采取切實可行措施，預防有害有害物質對鋼筋的侵蝕。一是采取通風措施排除、過濾有害氣體，凈化建筑物的使用環境；二是在建筑物發生有害有害物質的一面做保溫、隔熱、隔氣層，避免主體結構物受高溫、冷凍或濕汽的作用，保護鋼筋混凝土結構物始終處于不發生鋼筋銹蝕的限度以內。第二，在結構物中設置可靠的鋼筋保護層。第三，嚴格控制混凝土中氯化物的含量。我國公路工程規定：“在鋼筋混凝土中不得摻用氯化鈣、氯化鈉等氯鹽。位于溫暖和嚴寒地區、無侵蝕性有害物質影響及與土直接接觸的鋼筋混凝土構件，混凝土中的氯離子含量不宜超過水泥用量的0.3%……”建筑工程《鋼筋混凝土工程施工及驗收規范》中對氯的含量也作了嚴格規定。第四，在工程中使用高效減水劑。減水劑摻入混凝土拌合物中對水泥顆粒有強烈的分散作用，能顯著降低水灰比，提高混凝土的密實度，增強其抗滲能力，阻礙有害物質的侵入。第五，在混凝土中摻加亞硝酸鈉、亞硝酸鈣等阻銹劑，可有效地提高混凝土的保護性能，但在摻加前應進行配合比試驗，確定其最佳摻量。（2）對鋼筋、混凝土進行防護。第一，對鋼筋進行保護。一是開發鋼筋新品種，如在鋼材中加入微量元素，從而提高其防銹蝕能力；二是給鋼筋涂覆保護層，如鍍鋅、涂覆環氧層、特種涂料或特種漆等，能有效防護有害有害物質的侵入。第二，對混凝土進行防護。一是可以在混凝土表面涂刷防水膜，能隔斷含有氯離子的水、汽侵入混凝土中對鋼筋造成腐蝕；二是對混凝土結構物用聚合物浸漬，填充已硬化混凝土的一些孔隙，使混凝土變為高強、耐久，而且幾乎不透水；亦可用聚合物混凝土或乳液改性混凝土做構件的覆蓋層，不僅有較好的力學性能和耐久性，其隔離性也很強。第三，采取陰極保護法。由前所述我們可以看到，如果減小電位差，即減少電子在金屬中移動的電動力和減小金屬表面陽極與陰極之間電解質中離子移動的電動力（即銹蝕電流），就可能使銹蝕過程減慢。

鋼筋混凝土結構物是公路工程中廣泛應用的結構物形式之一。這些鋼筋混凝土結構物物由于惡劣的自然環境或生產工藝的制約，長期受著有害有害物質的侵蝕作用，造成了鋼筋混凝土結構物的腐蝕性破壞，其損失是驚人的。因此，鋼筋混凝土結構物中鋼筋的銹蝕與保護是一個十分重要的課題，必須引起工程界技術人員的廣泛重視。

參 考 文 獻

[1]惠云玲，李榮.混凝土基本構件鋼筋銹蝕前后性能試驗研究[J].工業建筑.2007（6）：14～18

[2]潘振華，牛荻濤，王慶霖.鋼筋銹蝕開裂條件的試驗研究[J].工業建筑.2009（5）：46～49