鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在各種工程中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在高層建筑、大型橋梁、水利工程和核電站等重大工程中，其結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性表現(xiàn)十分突出。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在長期使用過程中，由于外部環(huán)境的影響，如氯化物的滲透會導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，直接影響其持久性和安全性。因此，深入研究鋼筋混凝土氯離子腐蝕影響因素，對于保障建筑結(jié)構(gòu)的安全性和延長其使用壽命具有極其重要的現(xiàn)實意義。在正常的使用條件下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性。但由于建筑物在使用期間，很容易接觸到腐蝕性的介質(zhì)，因此會漸漸受到腐蝕。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，主要表現(xiàn)為水泥石的腐蝕和鋼筋的腐蝕，本文在分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕機理的基礎(chǔ)上，對其防腐的措施進行了介紹。

一、鋼筋混凝土的腐蝕機理

混凝土是一種多孔性的材料，二氧化碳、水、氯離子、石油等腐蝕因子能夠輕易通過混凝土中的孔隙滲透進混凝土內(nèi)部，從而對其造成腐蝕。鋼筋是鋼筋混凝土中的重要組成部分。從理論上講由于水泥石的高堿度對鋼筋的鈍化作用，鋼筋在使用期間都受到混凝土的保護。但實際上，混凝土中的鋼筋往往會受到各種因素影響而產(chǎn)生腐蝕。混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕后，鋼筋與混凝土的界面上疏松銹蝕層的形成，破壞了鋼筋表面與水泥膠體之間的握裹力，銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹致使混凝土保護層開裂甚至剝落，降低了混凝土對鋼筋的約束，以致削弱甚至破壞鋼筋與混凝土的黏結(jié)和錨固作用，最終降低鋼筋混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的承載力和適用性。

1、溶出型腐蝕

Ca(OH)?是維持水化硅酸鈣穩(wěn)定性的重要組分，在一定壓力的流動水中，水化產(chǎn)物Ca(OH)? 會不斷溶出并流失，Ca(OH)?的溶出使溶液中水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解，析出 CaO，生成非結(jié)合性產(chǎn)物（硅酸、氫氧化鋁、氫氧化鐵），導(dǎo)致混凝土的強度不斷降低。當混凝土中的 CaO 損失達 33%時，混凝土就會被破壞。在一般河水、湖水、海水和地下水中，由于 Ca2的含量較高，水泥漿體中的 Ca(OH)?不會溶出，只有在含Ca量少的軟水環(huán)境（如蒸餾水、冷凝水、雨雪等）且為壓力流動水時，Ca(OH)?∶才會被不斷溶出、流失。這種侵蝕破壞一般需要較長的時間。

2、分解型侵蝕

水泥石中的水化物在腐蝕性介質(zhì)中的溶解或發(fā)生離子交換反應(yīng)而使水泥石中決定結(jié)晶接觸強度的化合物逐漸分解，從而造成水泥石解體，使混凝土產(chǎn)生破壞。

3、離子交換反應(yīng)

含有氧化鎂、硫酸鎂或碳酸氫鎂等鎂鹽的地下水、海水及某些工業(yè)廢水所含有的 Mg與硬化水泥石中的 Mg2+起交換作用，生成 Mg（OH）2∶和可溶性鈣鹽，導(dǎo)致硬化水泥石的分解 例如，鎂離子與氫氧化鈣的反應(yīng)式為∶

Mg2+ +Ca(OH)?—→Ca2+ +Mg(OH)2;

生成的氫氧化鎂為松散的無定型沉淀物質(zhì)，無膠結(jié)能力，由于 Mg（OH）2，的溶解度很低，因此反應(yīng)能很大程度地進行下去。隨著Ca(OH)?;的消耗、水泥石也開始分解，最終混凝土破壞。

4、酸侵蝕

水泥水化產(chǎn)生的堿，使混凝土具有強堿性（pH>12.6），這就決定了混凝土是不耐酸在構(gòu)

PH<4.5 的酸性水、酸雨，都對混凝土具有強烈的腐蝕作用、即酸侵蝕，

Ca(OH)?+2HCl→CaCl2+2H2O

Ca(OH)?+H2SO4→CaSO4;+2H2O

Ca(OH)?+2HNO3→Ca(NO.;+2H2O

Ca(OH)?+H2CO3→CaCO3+2H2O

5、鋼鹽侵蝕

氧鹽是造成沿海混凝土建筑物和公路與橋梁腐蝕的重要原因之一，其破壞機理均屬于形 k可溶性的鈣鹽的分解型腐蝕。例如∶2Cl-+Ca(OH)2;—2CaCl2+2OH-

6、膨脹型腐蝕

膨率型腐蝕主要是外界腐蝕性介質(zhì)與硬化水泥石組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生成膨脹性產(chǎn)物、硫化水泥石孔隙內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致硬化水泥石開裂、剝落，直至嚴重破壞。此外，滲入訓(xùn)硬化水泥石孔隙內(nèi)部后的某些鹽類溶液，如果再經(jīng)干燥，鹽類在過飽和孔隙液中結(jié)晶長大、也會產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力．同樣也可能導(dǎo)致破壞。

7、硫酸鹽侵蝕

硫酸鹽的腐蝕是鹽類腐蝕中最普遍而具有代表性的。水中的硫酸鹽與水泥石中的 Ca(OH)2.起置換作用生成硫酸鈣∶

Ca(OH)?+SO —→CaSO4·2H2O+2OH-

硫酸鈣在水泥石中的毛細孔內(nèi)沉積、結(jié)晶，引起體積膨脹，使水泥石開裂，最后材料轉(zhuǎn)變成糊狀物或無黏結(jié)力的物質(zhì)。同時，所生成的硫酸鈣還與水泥石中的水化鋁酸鈣作用生成水化硫鋁酸鈣; 生成的水化硫鋁酸鈣含有大量結(jié)晶水，其體積比原來增加1.5 倍以上，因此產(chǎn)生局部膨脹壓力，使 水泥石結(jié)構(gòu)脹裂，強度下降而造成破壞

8、鹽類結(jié)晶膨脹

有些鹽類雖然與硬化水泥石的組分不產(chǎn)生反應(yīng)，但可以在硬化水泥石孔隙中結(jié)晶、由于鹽類從少量水化到大量水化的轉(zhuǎn)變，引起體積增加，造成硬化水泥石的開裂、破壞

9、堿-骨料反應(yīng)

混凝士中的堿（Na2O）或 K2O）與骨料中的活性成分（氧化硅、碳酸鹽）發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成物重新排列和吸水膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，誘發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開裂和破壞，這種現(xiàn)象被稱為堿-骨料反應(yīng)。其反應(yīng)式如下;

Na2O+SiO2+2H2O—→NaSiO,2H2O

K2O+SiO2+2H2O—K2SiO3·2H2O

這種破壞已造成許多工程結(jié)構(gòu)的破壞事故，并且難以補救。

10、微生物侵蝕

微生物通過適宜的光照、一定的慣混度、養(yǎng)分和有機化合物的共同作用構(gòu)成混凝土的腐它既能破壞混凝土的表觀，使原有潔凈的混凝土表面發(fā)黑，嚴重影響外觀。隨時間推移在各種養(yǎng)分具備的條件下，微生物使混凝土由肉至外進行全面的腐蝕。在混凝土中的鋼筋結(jié)構(gòu)會同時受到危害，鋼筋強度和疲勞程度都會降低縮短使用壽命、比較典型的微生物侵蝕是在污水處理系統(tǒng)中。一般可分為兩類，一類是含有大量硫化氯的工廠廢水排人混凝土管道產(chǎn)生的微生物腐蝕;另一類是管道底部沉積的黏泥層在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的微生物腐蝕。如硫桿腐在氧和水都存在的條件下，利用污水中的硫化氫作為基質(zhì)，生化反應(yīng)成氫硫酸，當混凝土表面的pH值下降至5，食砼菌開始大量繁殖，并生成高濃度硫酸，這種酸會溶解混凝土漿料，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。

11、鋼筋銹蝕

鋼筋在混凝土中的腐蝕破壞是導(dǎo)致現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)過早失效的最主要原因，例如離岸式碼頭鋼筋混凝土柱的腐蝕破壞，由于混凝土中鋼筋的銹蝕，引起混凝土的開裂和剝落。一般情況下，水泥水化的高堿性使混凝土孔隙中的水呈堿性（pH≥12.5）。在這種高堿性的環(huán)境中，鋼筋表面產(chǎn)生一層致密的堿性鈍化膜（Fe2O3膜），最新研究表明，該鈍化膜中包含有 Si—O 鍵，對鋼筋有很強的保護作用，從而阻止鋼筋進一步氧化、銹蝕。因此，在一般情況下，混凝土對鋼筋有很好的保護作用。然而、鈍化膜只有在高被性環(huán)境中才是穩(wěn)定的，在以下四種情況下鋼筋的鈍化膜遭到破壞;①當無其他有害雜質(zhì)時，碳化作用使鋼筋鈍化膜破壞，②由于Cl-的作用，使鋼筋鈍化膜破壞;③由于 SO?2?或其他酸性介質(zhì)侵蝕而使混凝土破度降低，當pH值下降至 10 以下時，鈍化膜破壞;④混凝土中摻加大量活性混合材料或采用低堿度水泥，導(dǎo)致鈍化膜破壞或根本不生成鈍化膜。研究與實踐表明，當pH 11.5時，鈍化膜就開始不穩(wěn)定了（臨界值），當pH<9.88 時鈍化膜形成困難或已經(jīng)生成的鈍化膜逐漸破壞。鋼筋生銹的內(nèi)部條件是鈍化膜被破壞。產(chǎn)生活化點;鋼筋銹蝕的外部條件是必須有水及氧的作用。當這些條件同時具備時，則鋼筋表面存在電位差，由此產(chǎn)生局部腐蝕電池，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。銹蝕產(chǎn)物的體積大于腐蝕掉的金屬體積。產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土層順筋開裂，此即所謂混凝土的"先蝕后裂"現(xiàn)象

二、鋼筋混凝土的防腐措施

1、針對混凝土的防腐措施

根據(jù)所處環(huán)境（腐蝕介質(zhì)）選擇合理的水泥

提高混凝土的密實程度

在混凝土表面進行碳化或氟硅酸處理，提高混凝土表面耐腐蝕性

在混凝土表面做保護層：花崗巖保護層、增強特種塑料防腐襯板、玻璃鱗片襯里、環(huán)氧玻璃鋼防腐、防腐蝕涂料防腐

2、針對鋼筋的防護措施

填充混凝土中的裂縫與孔洞：

環(huán)氧樹脂填縫（環(huán)氧樹脂只能用于干燥的裂縫）

聚氨酯填縫（聚氨酯可用于密封活動裂縫）

水泥灰漿和懸浮液（水泥灰漿和懸浮液可用于含有任何水分的裂縫中，與聚合物裂縫填充物相比，優(yōu)點在于與所修補的構(gòu)件具有相同的防火性能）

鋼筋表面涂層：利用在鋼筋表面涂敷保護層，可以將鋼材和周圍的介質(zhì)隔離開，從而起到保護作用

摻入阻銹劑：阻銹劑在性能和使用效果方面存在局限性，很大程度上受到阻銹劑本身的化學(xué)成分及阻銹劑與混凝土組分之間化學(xué)反應(yīng)的影響

陰極保護：鋼筋的陰極保護，適合用于由氯離子污染引起的鋼筋腐蝕的結(jié)構(gòu)中，例如海洋結(jié)構(gòu)、隧道、橋面及地下建筑等。

優(yōu)質(zhì)的覆蓋層可以有效地防止氯離子和其他腐蝕物質(zhì)滲透到混凝土結(jié)構(gòu)中，即使出現(xiàn)一些小的裂縫，也可以限制腐蝕的擴散。然而，如果覆蓋層質(zhì)量較差，表面光潔度不佳或其附著力較低，那么就會大大增加混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的風(fēng)險。因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)的封閉，需要加強其表面覆蓋層的管理，確保其表面光潔度和附著力，從而使得覆蓋層對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕保護發(fā)揮更大的作用。

三、夢能服務(wù)與支持

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