摘 要：混凝土是當今社會廣泛應(yīng)用的建筑材料，常用的混凝土是由粗、細骨料、水泥、水按適當比例配合拌制而成，經(jīng)過一定時間的養(yǎng)護硬化而成的人造石材。在混凝土中配以適量的鋼筋，則為鋼筋混凝土。混凝土的腐蝕將使鋼筋失去保護而銹蝕，直接影響著結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。本文論述了鋼筋混凝土基本的防腐措施。

　　關(guān)鍵詞：混凝土,碳化,腐蝕,防腐措施

　　1. 混凝土腐蝕的原因分析

　　1.1氯化物的侵蝕

　　在沿海、內(nèi)陸(如鹽橋、鹽堿地) 或鹽堿工業(yè)區(qū)，混凝土的骨料和拌制用水的氯鹽含量較高，而且其工作環(huán)境也受氯鹽的侵蝕，氯鹽對混凝土和鋼材有如下的腐蝕作用：

　　(1)對混凝土的腐蝕：①MgCl2與混凝土中的Ca結(jié)合形成CaCl2能溶于水，形成多孔混凝土;②海水中的MgSO4與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng)生成CaSO4，又與鋁酸鈣生成硫鋁酸鈣——水泥桿菌，混凝土發(fā)生膨脹破壞;③鹽分子在混凝土毛細管內(nèi)上升，不斷結(jié)晶、聚集，從而脹裂混凝土。

　　(2)對鋼筋的腐蝕：①氯離子破壞鈍化層;②氯離子與鐵構(gòu)成了原電池，在鋼筋表面形成特有的坑蝕;③氯離子與鐵離子生成FeCl2，再溶于水并轉(zhuǎn)換成Fe(OH)2，釋放出氯離子，周而復(fù)始，腐蝕鋼筋，此為極化作用。然而并非氯離子一到達鋼筋表面就能破壞其鈍化保護膜，也就是引起鋼筋的腐蝕，而是當氯離子的濃度超過引起鋼筋腐蝕的臨界氯離子濃度才會發(fā)生鋼筋的腐蝕。有研究表明：氯離子臨界濃度與pH值間存在一定的關(guān)系，Huasmann發(fā)現(xiàn)當[Cl-]/[OH-]>0.6時，鋼筋開始腐蝕。而且只要少數(shù)的氯離子就可以周而復(fù)始的引發(fā)腐蝕，造成惡性循環(huán)。Gouda認為氯離子臨界濃度與pH值之間的關(guān)系為：pH=0.83logCl-+K(其中K為常數(shù))。到目前為止，關(guān)于臨界氯離子濃度引起鋼筋腐蝕的觀點已得到許多科學(xué)工作者的認可，同時也取得了一些研究成果。

　　1.2凍融

　　凍融破壞是我國北方地區(qū)水工混凝土建筑在運行過程中產(chǎn)生的主要病害，對于混凝土破壞來說，無論酸蝕凍融、堿蝕凍融、還是鹽蝕凍融，都是物理作用及化學(xué)作用的綜合效應(yīng)，而單一的凍融因素破壞過程，則基本上是一個物理變化過程。

　　混凝土在凍融破壞過程中，主要反映其密實度和強度上的宏觀特性呈逐步下降的趨勢，凍結(jié)溫度越低和凍結(jié)速率越快，混凝土的凍融破壞力越強。混凝土在凍融破壞過程中反映在微觀結(jié)構(gòu)上的變化為微孔含量在逐步增加，微孔直徑在逐步擴大，此時混凝土由密實體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮Ⅲw。可見混凝土微孔結(jié)構(gòu)的增加和微裂縫的發(fā)展，導(dǎo)致了混凝土宏觀強度和密實度的降低。

　　1.3 其他影響因素

　　(1)二氧化硫、硫酸鹽及細菌的影響

　　二氧化硫能與混凝土發(fā)生中和作用，生成微溶的鈣鹽，此鈣鹽結(jié)晶時結(jié)合大量的水，使固相體積大大增加，導(dǎo)致混凝土發(fā)生結(jié)晶性腐蝕。若有硫氧化菌存在時，由于反應(yīng)：S+O2+H2O→H2SO4生成的 H2SO4不但會引起混凝土的堿度降低，而且還會導(dǎo)致混凝土發(fā)生結(jié)晶腐蝕。同時，硫酸根離子也能對鋼筋直接產(chǎn)生破壞作用，硫酸根的去鈍化作用能導(dǎo)致鋼筋發(fā)生腐蝕。

　　(2)堿—骨料反應(yīng)

　　堿—骨料反應(yīng)是混凝土中某些活性礦物骨料與混凝土孔隙中的堿性溶液之間發(fā)生的反應(yīng)。必備的三個條件是活性礦物集料(活性二氧化硅、白云質(zhì)類石灰?guī)r或粘土質(zhì)頁巖等)、堿性溶液(KOH、NaOH)和水。溫度、濕度和含鹽量對堿—骨料反應(yīng)有促進作用。

　　(3)環(huán)境濕度的影響

　　鋼筋腐蝕與環(huán)境濕度有直接關(guān)系，在十分潮濕的環(huán)境中，其空氣相對溫度接近于100%時，混凝土孔隙充滿水分，阻礙了空氣中氧氣向鋼筋表面擴散，二氧化碳也難以透入，使鋼筋難以腐蝕。當相對濕度低于60%時，在鋼筋表面難以形成水膜，鋼筋幾乎不生銹，碳化也難以深入。而空氣濕度在80%左右時，有利于碳化作用，混凝中鋼筋銹蝕發(fā)展很快。由于環(huán)境濕度往往隨氣候和生產(chǎn)情況而變化，因而混凝土?xí)�在條件滿足時會碳化，鋼筋會腐蝕。

　　(4)微生物的腐蝕

　　混凝土的腐蝕是一個非常復(fù)雜的問題，混凝土的腐蝕往往是各種因素綜合作用所產(chǎn)生的結(jié)果，因此分析混凝土腐蝕的原因有利于我們能夠更好的來預(yù)防混凝土的腐蝕。

　　2、混凝土腐蝕致鋼筋銹蝕的主要表征

　　混凝土中的鋼筋一旦具備了腐蝕條件，銹蝕便會發(fā)生和發(fā)展。鋼筋銹蝕是一個電化學(xué)過程，由鐵變成氧化鐵，其體積發(fā)生膨脹，根據(jù)最終產(chǎn)物的不同，可膨脹2～7倍。鋼筋銹蝕破壞的主要破壞特征可歸納為：

　　(1)混凝土順鋼筋開裂

　　混凝土具有較好的抗壓性能，但其抗拉、抗折、抗裂性差，尤其在鋼筋表面混凝土保護層缺乏足夠的厚度時，鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹，足以使鋼筋表面發(fā)生混凝土順鋼筋開裂。大量試驗研究和工程實踐表明，鋼筋表面銹層厚度很薄時(如20～40μm)，便可導(dǎo)致混凝土順鋼筋開裂。換言之，鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開裂是容易發(fā)生的。設(shè)計、施工、使用、管理及維護人員認識到這一點十分重要。要使混凝土不發(fā)生順鋼筋開裂，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，其方法就是要最大限度地阻止鋼筋生銹，而不應(yīng)立足于銹蝕發(fā)生后再采取補救措施。

　　混凝土一旦發(fā)生順鋼筋開裂，腐蝕介質(zhì)更容易到達鋼筋表面，鋼筋銹蝕的速度將會大大加快。研究和工程實踐表明，這時鋼筋銹蝕的速度，有可能快于裸露于大氣中的鋼筋。這是由于裂縫處更易促成電化學(xué)腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。由此引出兩個重要觀念：一是要阻止鋼筋生銹，二是鋼筋銹蝕一旦發(fā)生或初見混凝土順鋼筋開裂時，就立即采取防護措施。這是被提高了的新認識，對于防止鋼筋銹蝕破壞、提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性具有重要指導(dǎo)意義，更具有巨大經(jīng)濟價值。

　　(2)“握裹力”下降與喪失

　　混凝土初步發(fā)生順鋼筋開裂時，結(jié)構(gòu)物物理力學(xué)性能、承載能力等，可能還沒有發(fā)生明顯變化(這是人們不重視初始順鋼筋開裂的重要原因之一)。然而隨著裂縫的不斷加寬，混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力(握裹力)也隨之下降(下降速度取決于鋼筋銹蝕速度)，鋼筋滑移增大，構(gòu)件變形。當“握裹力”喪失到一定限度時，局部或整體失效便會發(fā)生。這時的鋼筋銹蝕程度也并不一定十分嚴重。那些對“握裹力”敏感的構(gòu)件，更具重要性。

　　(3)鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂

　　處在應(yīng)力狀態(tài)下的鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋)，在遭受腐蝕時有可能發(fā)生突然斷裂。世界上曾發(fā)生過此類事故，如鋼筋混凝土橋梁、建筑物突然倒塌等。柏林議會大廈屋頂突然塌落，即與鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂有關(guān)。

　　應(yīng)力腐蝕斷裂可在鋼筋未見明顯銹蝕的情況下發(fā)生，斷裂時鋼筋屬于脆斷。這是“腐蝕”與“應(yīng)力”相互促進的結(jié)果：應(yīng)力可使鋼筋表面產(chǎn)生微裂紋、腐蝕沿裂紋深入、應(yīng)力再促裂紋開展。如此周而復(fù)始，直到突然斷裂。這是一種危險的形式，應(yīng)引起重視。此外應(yīng)力腐蝕斷裂與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)。

　　3、混凝土防腐措施研究分析

　　3.1 添加礦物質(zhì)粉末

　　礦物質(zhì)粉末包括硅灰、粉煤灰和磨細高爐礦渣微粉，從而提高水泥漿的密實性，以阻斷腐蝕介質(zhì)侵入的通道，從而達到防腐的目的。高強黑曜石玻璃粉末是凝固的火山熔巖重新配方熔煉改性而成、直徑小于2微米的特種材料，無毒，生產(chǎn)過程無污染，防輻射、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、隔熱、防滲透、強度高達鋼鐵的12倍以上。高強黑曜石玻璃粉末中含有大量納米級微粒，能堵塞毛細微孔，提高混凝土致密性從而提高防水性能和耐腐蝕性能。此外粉末均為光滑高強玻璃狀微粒，可以大大改善混凝土的均勻性，減少混凝土的結(jié)構(gòu)薄弱點，提高制品的整體結(jié)構(gòu)強度，并且能夠釋放因凝絮作用被水泥顆粒包裹的游離水，起到解絮、減少用水量的作用。還可以和水泥漿中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝物質(zhì)，能堵塞混凝土中的毛細組織，提高防水性能。所以添加高強黑曜石玻璃粉末以后混凝土因為強度、防水、耐腐蝕和耐磨性能大大提高。

　　3.2 改善施工工藝

　　(1)選擇合理的水泥種類和鋼筋類別

　　配制水利工程、海洋工程用混凝土?xí)r，水泥要求耐腐蝕能力強、抗凍融性好、水化熱低，應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥或其他耐腐蝕水泥，而不應(yīng)采用快硬硅酸鹽水泥等。摻有高爐礦渣、火山灰、粉煤灰、硅藻土等活性熟料可有效阻止腐蝕性離子向混凝土內(nèi)部滲透。

　　選用不銹鋼筋是國外的一種發(fā)展趨勢。這種鋼筋的價格是普通碳素鋼的4～6倍，但它長期的耐腐蝕性足以補償初期投入的成本。無論混凝土種類和暴露狀態(tài)，采用這種鋼筋的混凝土保護層厚度可降低到30mm，裂縫寬度允許值放寬到0.3mm，并不需要對不銹鋼筋進行硅處理。

　　(2)增加水泥用量

　　混凝土中鋼筋的銹蝕是由于鋼筋周圍的堿性環(huán)境不復(fù)存在，保護環(huán)境消失。如果提高水泥的含量，堿性環(huán)境就會增加，碳化使堿性消失就會需要更長的時間，從而使鋼筋受到保護的時間相應(yīng)延長了，增加了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

　　(3)增加混凝土保護層厚度

　　增加混凝土保護層厚度，使毛細孔更加不連續(xù)，各種物質(zhì)侵入的難度增大，混凝土碳化到達鋼筋表面的時間就大大延長，從而減少了鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕的可能。

　　(4)采用較低的水灰比

　　使用較低的水灰比和對混凝土進行足夠的養(yǎng)護，減少毛細孔的數(shù)量，使氯化物的侵入和碳化作用的發(fā)生更加困難。另外在混凝土澆筑過程中，應(yīng)加強對混凝土的振搗，減少混凝土中的氣泡，增大混凝土的密實性，減少混凝土的空隙。

　　3.3 對混凝土進行表面處理

　　(1)對混凝土表面涂覆防腐涂料

　　在施工中常用的而且使用效果比較好的涂料有氯化橡膠漆類、聚氨脂漆類和氟樹脂涂料等。氯化橡膠面漆性能穩(wěn)定，耐侯性較好，干燥也較好，漆膜具有重涂性，多年以后重涂也可以保持良好的附著力;聚氨脂面漆與氯化橡膠面漆相比性能更為優(yōu)異，且其保色、保光性更好，重涂也較為簡單，保護周期可達20年左右;氟樹脂涂料是將氟樹脂與多元醇和固化劑多異氫酸混合，形成氨脂鍵的一種涂料，耐侯性及重涂性都很優(yōu)異，同時光澤度也較好，保光、保色及抗紫外線和抗老化能力較強，該涂料防腐效果最好，但價格也最貴。

　　(2)對混凝土表面添加保護層

　　在鋼筋混凝土的表面增加保護層，可以有效地避免混凝土與土壤、海水以及其他腐蝕混凝土物質(zhì)的接觸，可以有效地達到防腐的目的，延長混凝土的使用壽命。

　　4、結(jié)論

　　鋼筋混凝土基本的防腐措施，主要有添加礦物質(zhì)粉末、改善施工工藝、采用纖維混凝土結(jié)構(gòu)、對混凝土進行表面處理等方法。