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)腐蝕的各項措施，為在工程中有針對性地使用腐蝕預(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：TU392.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，有針對性地使用正確適當(dāng)?shù)母g預(yù)防措施，對于保證工程質(zhì)量和延長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?，進(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，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)氯離子才會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。游離的氯離子會和水形成鹽酸，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，將會嚴(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，而對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞?；炷恋膬鋈谄茐膶儆谖锢砀g，位于北方地區(qū)的建筑鋼筋混凝土經(jīng)常會發(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?；炷恋膬鋈谄茐膰?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使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大；在寒冷地區(qū)，還會使凍融破壞加速，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，應(yīng)對其致密性、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，必須對其中所含的氯鹽含量進(jìn)行檢測。

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)計混凝土配合比

設(shè)計混凝土配合比是實(shí)際建筑工程中很重要的一項工作，混凝土配合比的設(shè)計一般有兩類要求，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)計時，應(yīng)選用按密實(shí)度要求進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，其強(qiáng)度等級較高，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，2011（4）：80-83.