鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的防治措施

王猛

【摘 要】 鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構的耐久性和安全性影響極大。混凝土在多種因素作用下，鋼筋因原先在堿性介質中生成的鈍化膜被破壞而漸漸失去保護作用，導致鋼筋銹蝕，生成的鐵銹體積比被腐蝕掉的金屬體積大 3～4 倍，使混凝土保護層沿鋼筋縱向開裂，而裂縫一旦產生，鋼筋銹蝕速度大大加快，結構構件的承載力與可靠性劣化的速度大大加快，有的甚至發展到鋼筋銹斷，危及結構的安全。本文是作者簡單介紹了幾種防治措施，以供同行交流與學習。

【關鍵詞】 鋼筋混凝土 鋼筋銹蝕 防治措施

混凝土耐久性是指混凝土在設計壽命周期內，在正常維護下，必須保持適合于使用，而不需要進行維修加固，即指混凝土在抵抗周圍環境中各種物理和化學作用下，仍能保持原有性能的能力。影響鋼筋銹蝕的因素很度多，主要包括四個方面：氯離子的侵蝕作用、混凝土的中性化、環境對銹蝕的影響、施工對鋼筋銹蝕的影響等。鋼筋銹蝕不僅能削減截面面積，使構件承載能力下降，還會降低鋼筋與混凝土的握裹力，影響兩者共同工作的性能。同時，由于鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護層破裂，甚至脫落，從而降低了結構的受力性能和耐久性能，嚴重的甚至影響結構的安全性能。

1 使混凝土有較高的密實度

首先應從選擇混凝土最佳配合比入手，并應盡量降低水灰比。為此采用各種減水劑，特別是近年來發展起來的高效減水劑。其次摻入硅灰也可提高混凝土的密實性。由于硅灰粒徑極細，摻入混凝土后能改善混凝土的孔結構，使原來開放的孔變成封閉的微孔，因而可提高混凝土的密實度，降低其透水性及透氣性。但摻硅灰時必須同時摻入高效減水劑，否則將增大混凝土的。需水量或嚴重影響混凝土的和易性。另外，施工中加強質量管理，改善混凝土的施工操作方法，在混凝土施工中，應該按規定的時間與數量檢查混凝土組成材料的質量與用量，在攪拌地點及澆筑地點要檢查混凝土拌合物的坍落度或維勃稠度，應當攪拌均勻、澆灌和振搗密實，加強養護，確保混凝土的密實度。

2 增加保護層的厚度

適當增加混凝土保護層厚度，避免保護層開裂，能防止在使用期內碳化到鋼筋表面，并能阻止腐蝕介質滲到鋼筋表面，這是保護鋼筋免遭銹蝕的重要措施。一般鋼筋混凝土結構的保護層厚度應大于50年的碳化深度。GB5020422002混凝土結構工程施工質量驗收規范要求對涉及混凝土結構安全的重要部位進行結構實體檢測，其中包含鋼筋保護層厚度的檢測。

3 慎重采用速凝劑

在混凝土中摻入鹽類（如CaCl2，使混凝土具有速凝、快硬作用。但易引起鋼筋的銹蝕，對于蒸養混凝土尤甚。當混凝土中摻有18%的NaCl時，無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋的破壞作用會增加到100倍。當混凝土密實性不良，保護層甚薄，由于外界空氣和水分的侵入，其銹蝕會劇烈加快。

4 限制鋼筋中有害元素硫的含量

因硫與鐵和錳生成硫化物，它在合金中呈現單獨的陰極的相而存在，因此使合金產生更多的微電池。此外，含硫的金屬區域上生成膜，其保護性能低于其它表面上的膜。當鋼筋與具有泛酸型侵蝕作用的環境水接觸時，硫的危害更為顯著，并且能增加鋼筋———碳素鋼晶粒間腐蝕的傾向。

5 鋼筋表面鈍化處理

鋼筋表面上的氧化薄膜在一定條件下具有保護作用。由于普通水泥混凝土的水膜層具有強堿性，對鋼筋能起到一些鈍化作用，但由于直接粘附在鋼筋上的水泥沙漿層起碳化作用，當PH值降低到小于9-9.5時，即堿性降低，對造成鋼筋完整的鈍化保護膜便有破壞作用。因此，對鋼筋表面進行人工鈍化處理，或利用鋼筋表面所制的強堿性混凝土層以保護鋼筋銹蝕便具有意義。在中性或堿性介質中，數量不多的強氧化劑都能引起鋼筋表面的鈍化。鈍化處理在鋼筋尚未受到大氣腐蝕前進行。

6 在混凝土拌和料中加入外加劑（緩蝕劑）

緩蝕劑是一種化合物，在混凝土中加入小濃度的緩蝕劑，可以有效地阻礙或防止金屬與環境發生反應。亞硝酸鈣是目前世界上使用最廣的緩蝕劑。研究表明，亞硝酸鈣的作用機理是陽極緩蝕。亞硝酸鈣的防銹性能很好，用亞硝酸鈣與氯離子的摩爾比來表示銹蝕程序，則銹蝕的臨界范圍在0.07-0.09之間。據報道，在混凝土中添加2%（重量百分比）的亞硝酸鈣，就可以使鋼筋混凝土結構建筑物的使用壽命延長10-15a，抗壓強度增加10-25MPa。

7 采用陰極保護

陰極保護是在靠近被保護鋼筋的混凝土內（或表層）埋設一個新電極，并將它與直流電源的正極相接，而將負極與鋼筋骨架相接，調整外接電源，以使電子流進全部鋼筋骨架內，原有鋼筋骨架的陽極和陽極區域間的任何腐蝕電流轉化為陰極，使鋼筋骨架的銹蝕受到抑制。對于新工程，陰極保護可用于海中、水域或潮濕地下的獨立構筑物。須嚴格控制保護電位范圍，防止析氧引起“握裹力”降低和氫脆發生，對于預應力混凝土更應慎重。由于新增設的電極為陽極，陽極受腐蝕而使陽極材料有所消耗，因此，一般要選用鉑絲等耐腐蝕、消耗極小的材料。國外使用的陽極專利產品有：涂覆于混凝土表面的導電涂料、導電砂漿；粘貼于混凝土表面的陽極網狀組合件；帶涂層的欽金屬帶等。陰極保護主要用于受氯鹽侵蝕導致鋼筋腐蝕的結構中，其應用受環境的影響較小，對已經出現裂縫的混凝土結構和新建結構都可進行長期鋼筋防腐。

8 采用電化學除鹽

在海洋環境、鹽堿地、工業環境等，氯鹽引起的鋼筋銹蝕破壞非常普遍；還有使用含鹽的外加劑、道路防冰鹽等人為制造的氯鹽條件都會使氯鹽進入混凝土中，當達到一定量（臨界值）時，鋼筋便開始活化、銹蝕，繼續發展則進一步造成鋼筋混凝土結構物的破壞。氯鹽一旦進入混凝土中，并在鋼筋周圍不斷增加，這是危險的。因此，需要限制氯鹽繼續進入或排除已進入混凝土中的氯鹽，采用電化學方法是有效的途徑。電化學除鹽法已在國外得到應用。其原理與陰極保護法類似，不同點是外加電壓較高，力圖在較短的時間內達到排除氯鹽的效果。電化學除鹽的負效應是鋼筋周圍可能出現析氫現象，影響握固力，產生氫脆、應力腐蝕等。使用者應全面考慮和精心設計。endprint

9 鋼筋表面加保護涂層（防銹材料）

在鋼筋表面加上環氧樹脂涂層，它具有：（1）耐堿性。能長期經受混凝土的高堿性環境（PH=12.5-13.5）；（2）耐化學腐蝕。由于環氧樹脂粉末涂層具有很高的化學穩定性和耐腐蝕性，并且膜層具有不滲透性，因此能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質與鋼筋接觸；（3）彈性和耐摩擦性好。

10 使用新型阻銹劑鋼筋混凝土

常用的阻銹劑是亞硝酸鈣或氟基磷酸鹽，美國不久前研制出一種稱為自動接觸型（MCI）的阻銹劑，將它添加到混凝土的混合料中，阻銹劑將能自動遷移穿過混凝土而吸附到鋼筋上，在其表面置換氯離子并形成致密而薄（2-10）的保護層，可抑制結構中氯化物與鋼筋的化學反應而引發的腐蝕，提高構筑物的耐久性。實驗表明，用MCI混合制作的混凝土，因鋼筋的腐蝕電流降低3/4，其耐久性可比聚合物浸漬的混凝土延長近1倍。阻銹劑的用量很少。1m2混凝土只須配0.62-1.21的溶劑原液。

11 防止無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋的影響

主要對鋼筋采取絕緣措施：（1）保證混凝土的密實度和保護層厚度。（2）如有電流通過的危險時，基礎應絕緣。鋼筋混凝土與照明或其他直流干線網的地線應隔絕；固定在鋼筋混凝土結構上的金屬部件皆進行必要的絕緣。（3）避免將金屬軌道直接鋪設在鋼筋混凝土上。（4）必要時鋼筋混凝土應作卷材隔絕層。（5）在混凝土拌合物中不摻入任何氯鹽。

12 結語

當今世界范圍內，混凝土中鋼筋銹蝕破壞已經構成影響鋼筋混凝土結構耐久性的主要因素。要切實解決混凝土結構或鋼筋混凝土結構的腐蝕問題，不僅要繼續重視混凝土中鋼筋的腐蝕機理及防護措施，還要加強對混凝土的腐蝕及其防護方法的進一步研究，不斷開發高新技術，對建筑設計、結構設計、材料設計、施工設計、養護和使用等方面予以綜合考慮，達到標本兼治，相得益彰，從而確保混凝土構筑物的安全可靠、長期耐用。

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