淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕及預(yù)防

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性是建筑工程重要的質(zhì)量指標(biāo)，而腐蝕是對(duì)其產(chǎn)生影響的重要因素。在實(shí)際工程中，由腐蝕帶來的各種問題是建筑工程人員最為關(guān)注的問題之一。該文在分析鋼筋混凝土各種腐蝕原因與機(jī)理的基礎(chǔ)上，論述了預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的各項(xiàng)措施，為在工程中有針對(duì)性地使用腐蝕預(yù)防措施，保證工程質(zhì)量提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 腐蝕 預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TU392.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（b）-0192-01

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，是指其與所處環(huán)境間產(chǎn)生了各種物理或化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起的材料本身性質(zhì)的變化。隨著建筑工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑工程質(zhì)量的要求也越來越高，腐蝕現(xiàn)象已成為建筑工程人員最為關(guān)注的問題之一。在建筑工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)形式，而腐蝕對(duì)其耐久性與可靠性造成了嚴(yán)重影響[1]，給建筑物帶來了不確定的安全隱患。由于鋼筋混凝土是氣、水、固三態(tài)混合而成的復(fù)雜體系，所以多種因素都會(huì)引起腐蝕現(xiàn)象。因此，全面了解各種環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原因與機(jī)理，有針對(duì)性地使用正確適當(dāng)?shù)母g預(yù)防措施，對(duì)于保證工程質(zhì)量和延長(zhǎng)建筑物使用壽命都具有重大意義。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原因與機(jī)理

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土復(fù)合而成，環(huán)境對(duì)這兩部分的腐蝕是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞的重要因素，其腐蝕的成因與機(jī)理主要包括以下幾種。

1.1 混凝土的中性化

中性化現(xiàn)象是指空氣中的二氧化碳與水泥水化反應(yīng)生成的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀而導(dǎo)致混凝土孔隙溶液pH值降至9以下的現(xiàn)象。一般而言，中性化也包括其他礦物導(dǎo)致pH值下降的碳化。發(fā)生中性化的混凝土?xí)兊弥旅芮抑亓吭黾樱M(jìn)而產(chǎn)生一些細(xì)微的龜裂。當(dāng)中性化發(fā)展至混凝土內(nèi)部的鋼筋表面時(shí)，低pH值將破壞鋼筋鈍化膜賴以維持的堿性環(huán)境，在滲入的氧氣和濕氣共同作用下，就引發(fā)了鋼筋的腐蝕。

1.2 氯離子的侵蝕

鋼筋混凝土中的氯離子有自由態(tài)和化合態(tài)兩種，只有自由態(tài)氯離子才會(huì)造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。游離的氯離子會(huì)和水形成鹽酸，然后與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)，使混凝土的密實(shí)性大大降低。另外，氯離子也是很強(qiáng)的去鈍化劑，在其到達(dá)鋼筋表面時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重破壞鈍化膜，造成鋼筋的腐蝕，腐蝕后形成的氧化物會(huì)導(dǎo)致體積膨脹2.5～4倍，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生超出其所能承受的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生張力裂縫，降低鋼筋與混凝土的握裹力，引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力下降，嚴(yán)重的甚至使鋼筋混凝土局部的保護(hù)層產(chǎn)生脫落。

1.3 混凝土的凍融破壞

混凝土的凍融破壞是指混凝土中的水在低溫下受凍結(jié)冰膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生超過混凝土承受強(qiáng)度的應(yīng)力，而對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞。混凝土的凍融破壞屬于物理腐蝕，位于北方地區(qū)的建筑鋼筋混凝土經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種腐蝕。在反復(fù)凍融破壞的循環(huán)作用下，混凝土內(nèi)部的損傷會(huì)不斷累積，最終形成表面剝蝕和凍脹開裂兩種破壞結(jié)果。表面剝蝕是由于混凝土毛細(xì)管中的水分從內(nèi)部熱端向表面冷端遷移，而導(dǎo)致表層先受凍，在多次受凍后表面會(huì)發(fā)生逐層剝離。凍脹開裂是由于水在混凝土毛細(xì)孔中結(jié)冰，體積膨脹導(dǎo)致的混凝土開裂。混凝土的凍融破壞嚴(yán)重危害建筑物的安全性。

1.4 堿集料反應(yīng)

堿集料反應(yīng)是指混凝土原材料中的堿性物與集料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的吸水膨脹物產(chǎn)生混凝土內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致開裂的現(xiàn)象[2]。其中堿性物主要來自水泥熟料和外加劑；集料中活性成分主要是二氧化硅、硅酸鹽和碳酸鹽等，故混凝土堿集料反應(yīng)有堿—硅反應(yīng)，堿—硅酸鹽反應(yīng)和堿—碳酸鹽反應(yīng)三種，其中的堿—硅反應(yīng)最為常見。堿集料反應(yīng)一般多為混凝土成型若干年后逐漸發(fā)生，當(dāng)裂縫出現(xiàn)后，隨著空氣、水和二氧化碳等的侵入，混凝土碳化和鋼筋銹蝕等又會(huì)使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大；在寒冷地區(qū)，還會(huì)使凍融破壞加速，最終將導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性破壞。

2 預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的措施

恰當(dāng)選擇防腐蝕材料，合理運(yùn)用防腐蝕措施，都可以有效防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的發(fā)生，延長(zhǎng)建筑物的壽命。

2.1 使用耐腐蝕材料

（1）高性能混凝土。

高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是目前較常用的防腐蝕材料。從混凝土的腐蝕原因與機(jī)理來看，多數(shù)腐蝕因素都與混凝土的滲透性有關(guān)。高性能混凝土的用水量較低，具有較優(yōu)異的填充性，其中摻加的微硅粉可有效縮小混凝土中的孔隙尺寸，并且阻斷內(nèi)部毛細(xì)孔，使混凝土中氯離子滲透率大幅降低[3]，還能減少凍融破壞對(duì)混凝土的損害。

（2）粗、細(xì)集料。

粗、細(xì)集料是堿集料反應(yīng)發(fā)生的必要條件之一，因此粗、細(xì)集料的耐腐蝕性以及其表面性能都對(duì)混凝土的耐腐蝕性具有重大的影響。在選擇混凝土中使用的粗、細(xì)集料時(shí)，應(yīng)對(duì)其致密性、材料的吸水率和其它雜質(zhì)的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（3）外加劑。

混凝土耐腐蝕劑是一種新型的混凝土外加劑，在建筑工程中合理的使用這種外加劑，可以提高混凝土的密實(shí)性，提升鋼筋的阻銹能力，從而提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力與耐久性。但在使用前，必須對(duì)其中所含的氯鹽含量進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 使用防腐涂料

使用防腐涂料可以隔絕鋼筋混凝土中的離子通路，防止腐蝕反應(yīng)的產(chǎn)生。防腐涂料主要有鋼筋表面涂層和混凝土外表面涂層兩種。鋼筋表面涂層主要有不銹鋼鋼筋、鍍鋅鋼筋、合金鋼鋼筋、包銅鋼筋以及環(huán)氧樹脂涂層鋼筋等多種類型，其中最常用的為環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。混凝土外表面涂層主要有表面涂料、滲透型涂層以及聚合物改性砂漿等多種類型。其中表面涂料能夠抗氧化，防紫、紅外線，耐適度化學(xué)侵蝕；滲透型涂層能夠部分深入混凝土內(nèi)部，堵塞孔隙形成一定防護(hù)層；聚合物改性砂漿具有抗?jié)B性好，粘結(jié)力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.3 合理設(shè)計(jì)混凝土配合比

設(shè)計(jì)混凝土配合比是實(shí)際建筑工程中很重要的一項(xiàng)工作，混凝土配合比的設(shè)計(jì)一般有兩類要求，即按強(qiáng)度的要求或按密實(shí)度的要求。為了增強(qiáng)鋼筋混凝土的防腐蝕性能，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用按密實(shí)度要求進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，其強(qiáng)度等級(jí)較高，而且具有較高的密實(shí)性。

2.4 電化學(xué)除氯

電化學(xué)除氯是指通過在混凝土外部施加電場(chǎng)以及陽極網(wǎng)格的方法，來顯著降低氯化物含量、增加鋼筋周圍pH值、使鋼筋表面重新鈍化的一種新技術(shù)。使用該技術(shù)無需破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，就可實(shí)現(xiàn)快速、高效、低成本的非破損型修復(fù)。該技術(shù)在歐美被廣泛應(yīng)用，我國(guó)則起步較晚。

2.5 加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量管理

在實(shí)際的施工中，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，充分的混凝土搗固，認(rèn)真壓實(shí)處理的表面對(duì)控制混凝土裂縫產(chǎn)生以及提高混凝土抗腐蝕性都具有重要的作用。

3 結(jié)語

由此可見，鋼筋混凝土的組成材料特性復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕的產(chǎn)生原因眾多，在任何環(huán)境下的混凝土腐蝕影響因素都不是單一的。因此，只有充分的理解各種腐蝕的原因及機(jī)理，并掌握相應(yīng)的防腐蝕處理措施，才能在實(shí)際工程中確保建筑工程質(zhì)量，避免由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕引起的事故，并減少建筑后期的維護(hù)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王江華，李松濤，栗克強(qiáng).混凝土耐久性的影響因素及對(duì)策[J].科技信息（科學(xué)教研），2008（15）：135-136.

[2] 石雙才.混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理及預(yù)防措施[J].華章，2010（7）：134-135.

[3] 何松晟，高瑋，汪磊.礦物摻合料對(duì)混凝土抗氯離子滲透性影響研究[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（4）：80-83.