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關(guān)于鋼筋混凝土腐蝕的防護(hù)措施

文檔作者：孫俊清張彤徐惠麗2 孫仁東段穎梅文檔來源： 1．濟(jì)南四建集團(tuán) 2．濟(jì)南市中區(qū)房地產(chǎn)開發(fā)公司 3．濟(jì)南市北郊熱電廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月14日
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關(guān)于鋼筋混凝土腐蝕的防護(hù)措施
孫俊清 張彤 徐惠麗2 孫仁東 段穎梅。
(1．濟(jì)南四建集團(tuán)，濟(jì)南250031；2．濟(jì)南市中區(qū)房地產(chǎn)開發(fā)公司，濟(jì)南250001；3．濟(jì)南市北郊熱電廠，濟(jì)南250031)
摘要：對(duì)鋼筋混凝土腐蝕的原理進(jìn)行了分析，說明了不同環(huán)境時(shí)混凝土和鋼筋的劣化影響，同時(shí)提出了防止鋼筋混凝土腐
蝕的防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：混凝土，氯鹽腐蝕，碳化，防護(hù)
中圖分類號(hào)：TU528．571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003—1324{2003}06—0048—02
混凝土的耐久性主要是指其抵抗物理和化學(xué)腐
蝕的能力。80年代以來，混凝土出現(xiàn)的問題越來越
多，其耐久性問題得到了全世界土木工程師的重視。
現(xiàn)代工程建筑對(duì)混凝土耐久性的要求已經(jīng)上升到了
首要位置，尤其是在腐蝕介質(zhì)中的建筑物的耐久性
問題已經(jīng)引起工程界的高度重視。與鋼結(jié)構(gòu)相比，
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雖具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)其處在
酸性、硫酸鹽、氯鹽等介質(zhì)中時(shí)，其耐久性顯著下降。
而其中影響其耐久性失效的主要原因之一是混凝土
中的鋼筋受到了腐蝕。本文從混凝土中鋼筋受腐蝕
的主要影響因素及其腐蝕機(jī)理方面，提出了不同環(huán)
境下鋼筋混凝土腐蝕的防護(hù)措施。
1 鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕的原理及其
過程
一般來講，金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化
及電化學(xué)作用后而遭到的破壞，我們稱之為金屬的
腐蝕。腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。在鋼筋混
凝土中，不同的環(huán)境條件下，這兩種腐蝕均有可能發(fā)
生。當(dāng)鋼筋表面與氣體或電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生化學(xué)
作用時(shí)，就會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在這種腐蝕過程中
有電子的流動(dòng)，這是因?yàn)楫?dāng)鋼筋與電解質(zhì)溶液接觸
時(shí)在鋼筋表面形成許多微小的原電池，是鋼筋表面
作為陽(yáng)極的自溶解過程。
一般有以下幾種情況。
(1)當(dāng)有氧存在的時(shí)候，pH值接近中性的條件
下，鋼筋的腐蝕：
陽(yáng)極反應(yīng)：2F 2Fe2 +4e
陰極反應(yīng)-02-t-2H2O+4e-"4OH一
· 48 《山東建材》2003年第24卷第6期
(2)鋼筋在酸性環(huán)境下發(fā)生的析氫腐蝕：
陽(yáng)析反應(yīng)：F Fez +2e
陰極反應(yīng)：2H +2 H2
(3)當(dāng)介質(zhì)中存在電位較高的氧化劑時(shí)：
陽(yáng)極反應(yīng)：F Fe2 +2e
陰極反應(yīng)：2Fe3 -t-2 2Fe2
鋼筋的腐蝕過程有兩種：一種是電極反應(yīng)交換
電流引起腐蝕；另一種是擴(kuò)散速度控制的腐蝕過程。
在混凝土中鋼筋的腐蝕大多數(shù)是因?yàn)槭苎醯臉O限擴(kuò)
散速度引起的，因?yàn)樵谥行曰驂A性介質(zhì)中，氫離子濃
度很小，溶解的過程的共軛陰極反應(yīng)不是氫的析出
反應(yīng)，而是溶液中的氧的還原反應(yīng)。
2 鋼筋混凝土腐蝕的常見形式
對(duì)混凝土而言，它不同于天然石材，因?yàn)樘烊皇?
材具有極高的抗?jié)B性能，而混凝土雖然在表面上與
天然石材好像沒有區(qū)別，但從微觀上看，混凝土有很
多的孔隙。因此，混凝土就很容易受到外界環(huán)境因
素的影響。諸如氯鹽和碳化，先是直接作用于混凝
土的表面，慢慢地滲透到混凝土的孔隙中，進(jìn)而使混
凝土的鋼筋受到腐蝕，影響到混凝土的耐久性。
2．1 氯鹽對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕
氯離子對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕作用機(jī)理，目前人
們?cè)谡J(rèn)識(shí)上還存在有不少分歧，以認(rèn)為氯鹽離子能
夠破壞鋼筋表面的鈍化膜使鋼筋發(fā)生局部腐蝕的觀
點(diǎn)比較多。從微觀的角度分析鋼筋的腐蝕，腐蝕的
速度是由多種因素引起的，實(shí)驗(yàn)表明，因?yàn)槁入x子的
半徑很小，具有很強(qiáng)的穿透能力，普通混凝土在
8．0％ 的NaC1溶液中浸泡60天，氯離子的滲透深度
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可達(dá)2．0cm。另外鋼筋與混凝土間的空隙也是造成
鋼筋腐蝕的重要原因，縱向切割可以看出，在鋼筋上
表面腐蝕比較輕微，而在鋼筋的下表面腐蝕比較嚴(yán)
重。
在堿性溶液或中性溶液中，鋼筋一般比較容易
鈍化，而氯鹽離子的存在則能緩解或者防止鈍化的
出現(xiàn)。氯鹽離子透過混凝土保護(hù)層被吸附在鋼筋陽(yáng)
極區(qū)的鈍化膜上，與鈍化膜的氧化鐵反應(yīng)生成無保
護(hù)作用的氯化鐵，銹蝕的鋼筋體積膨脹，擠壓破壞混
凝土，從而產(chǎn)生順筋破壞。
鋼筋混凝土中氯鹽的侵人有兩種途徑：一種是
在鋼筋混凝土拌合時(shí)為了改善混凝土的某些性質(zhì)如
工作性、早強(qiáng)性等作為外加劑時(shí)加人的。另一種是
在鋼筋混凝土硬化后，外界氯離子通過滲透作用從
混凝土毛細(xì)孔中引入的。當(dāng)混凝土有裂縫時(shí)，氯鹽
進(jìn)入的量會(huì)增加。一般認(rèn)為在混凝土拌合時(shí)加入的
氯鹽，其氯離子被C．一S．一H 膠體吸附，對(duì)鋼筋的腐
蝕沒有多大的影響。但滲透進(jìn)人的氯離子到達(dá)表面
時(shí)，盡管一般不改變鋼筋周圍的堿性環(huán)境，但它降低
鋼筋作為陽(yáng)極反應(yīng)的活化能，使鋼筋容易發(fā)生腐蝕，
因此在國(guó)外，對(duì)混凝土的氯離子的含量都有嚴(yán)格的
規(guī)定，其目的是防止鋼筋腐蝕。在英國(guó)、美國(guó)，浸透
到混凝土內(nèi)氯鹽量引發(fā)鋼筋銹蝕的起點(diǎn)是0．4％
(NaCI／T](泥重)，德國(guó)0．02％．-0．04％(C1一／混凝土
重)，日本0．03％(Cl一／混凝土重)。
2．2 碳化對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕
空氣中的二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生
反應(yīng)，生成碳酸鈣的過程，我們稱之為混凝土的碳
化。鋼筋混凝土中的氫氧化鈣使混凝土保持堿性，
有利于鋼筋的鈍化，但當(dāng)碳化的鋒面到達(dá)鋼筋時(shí)，鋼
筋周圍的堿性環(huán)境也就消失了。同時(shí)碳化使被C．
s__H膠體吸附的氯離子成為自由活動(dòng)的氯離子，
使鋼筋容易發(fā)生腐蝕。但在密實(shí)的鋼筋混凝土中，
碳化對(duì)鋼筋混凝土也是有利的。
3 預(yù)防鋼筋混凝土腐蝕的措施
鋼筋混凝土是有多種材料組成的復(fù)合材料，它
的內(nèi)部含有很多孔隙。影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的耐
久性的主要因素是：透水性、透氣性和裂縫的產(chǎn)生，
所以必須對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行防護(hù)。
3．1 改善鋼筋混凝土自身的結(jié)構(gòu)
(1)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，低堿水泥，使用
高性能混凝土。
(2)采用摻優(yōu)質(zhì)I、Ⅱ級(jí)粉煤灰和低堿外加劑。
優(yōu)質(zhì)I、Ⅱ 級(jí)粉煤灰的細(xì)度可達(dá)600m2／kg，顆
粒外形呈圓形，與水泥摻合后形成良好的物理級(jí)配，
從而可大大提高混凝土的密實(shí)性。其次粉煤灰可與
水泥水化產(chǎn)物Ca(0H)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水
化鋁酸鈣，從而降低了混凝土的堿度，大大改善混凝
土內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)和骨料界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)
性。
3．2 采用摻磨細(xì)礦粉和高性能的外加劑
磨細(xì)礦粉與粉煤灰一樣，具有火山灰活性。磨
細(xì)礦粉中的二氧化硅， 03與水泥水化產(chǎn)物氫氧
化鈣反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。另一方
面，在氫氧化鈣激發(fā)劑的作用下，礦粉中的 03能
與水泥中的石膏反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣。從而產(chǎn)
生比較高的混凝土強(qiáng)度，同時(shí)降低了混凝土的堿度
和提高了混凝土的密實(shí)性。但是大摻量的磨細(xì)礦粉
可能使混凝土自收縮偏大，稍有不慎可能造成混凝
土收縮裂縫。經(jīng)我們多次實(shí)驗(yàn)，建議摻量30％ ～
35％為宜，不宜超過50％ 。
3．3 物理防護(hù)
鋼筋混凝土澆注過程中加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)保濕措
施，減少混凝土空隙，減少氯離子，二氧化碳，氧氣等
進(jìn)入的途徑，同時(shí)要振搗均勻，使混凝土成為均勻物
質(zhì)，防止鋼筋因處于不均勻的介質(zhì)中發(fā)生局部腐蝕
嚴(yán)重的情況。
3．4 降低水灰比
減少混凝土孔隙率，使混凝土吸水率降低，從而
降低氧氣攝人量。
3．5 涂覆防護(hù)層
對(duì)鋼筋混凝土表面進(jìn)行涂蓋，或者在鋼筋表面
做一層涂層，防止從孔隙中進(jìn)入的溶液與鋼筋接觸
而產(chǎn)生腐蝕。
參考文獻(xiàn)：
[1]馮乃謙，邢鋒．高性能混凝土技術(shù)[M]．北京：原子能出版社，
2000．
[2]陳迅捷，張燕馳．混凝土與水泥制品[J]．2002，(3)．
(收稿日期：2003—10—22)
《山東建材》2003年第24卷第6期 ’49 。

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