滨海建筑结构防腐设计相关问题探讨.doc

1、滨海建筑结构防腐设计相关问题探讨摘要：阐述滨海地区混凝土结构的侵蚀机理和影响因素，介绍相关工程经验，提出相应的应对措施，以期提高建筑物的防腐能力。 关键词：滨海建筑；混凝土；氯离子；腐蚀；防护 Abstract: This paper introduces the corrosion mechanism and factors affecting concrete structure in coastal area, introduces the relevant engineering experience, put forward the corresponding countermeas

2、ures, in order to improve the corrosion resistance of the building. Keywords: coastal construction; concrete; chlorine ion; corrosion; protection 中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 前言 建筑物在设计使用年限内，必须满足安全性,适用性和耐久性三方面要求， 临海建筑物混凝土结构所处环境复杂，对结构耐久性有着重大的影响，因此临海建筑物混凝土结构的防腐问题已成为一个具有普遍性且备受关注的问题。我国海域辽阔，海岸线很长，大规

3、模的建设集中于沿海地区，这些建筑由于氯离子所引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的，造成许多临海建筑物达不到设计使用年限。因此在一般情况下必须对混凝土建筑结构设计采取适当的应对措施。 1、海水的化学成分 海洋海水中通常含有 3.2%的盐，有 80 多种元素, 其含量的多少大不相同，其中主要是氯离子。以 Cl-计，海水中的含量约为 19000mg/L，海风、海雾中也含有氯离子，海砂中更含有不等量的氯离子。海水中的元素大多以离子形式存在, 表现为无机的盐类。海水中各种盐的含量比例比较稳定, 但是海水的总含盐量在不同海域的海水里的变化范围很大。国外的工程经验教训表明，海水、海风和海雾中的氯离子和不合理的使用

4、海砂，是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。 海水对混凝土建筑物的危害 在 1991 年召开的第二届国际混凝土耐久性会议上,P.K.Metha 教授在混凝土耐久性-五十年进展主旨报告中指出：“当今世界混凝土破坏原因，按重要性递减顺序排列是：钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。 ”海洋环境中存在大量的氯盐，氯化物是一种危险的侵蚀介质，它的危害是多方面的。氯盐渗透到混凝土中，提高了氢氧化钙的溶解度，增加了对混凝土的“溶解”侵蚀，同时促进混凝土的冻融破坏，有时还产生结晶腐蚀。但是，氯盐最主要的破坏作用处是对钢筋的腐蚀，而来自海洋环境的氯离子，是造成钢筋锈蚀的主要原因。 3、氯离子对钢筋锈蚀的机理 在海水中

5、，对钢筋混凝土腐蚀最强的当属 C1-。C1-的离子半径很小，具有很强的穿透力。C1-透过混凝土保护层被吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，C1-与钝化膜中的氧化铁反应生成无保护作用的氯化铁，从而在钢筋上形成大阴极小阳极的电化腐蚀。钢筋锈蚀速度很快，锈蚀的钢筋体积膨胀，挤压破坏混凝土保护层，产生通常所说顺筋破坏。 3.1 破坏钝化膜： 水泥水化的高碱性（PH12.6）使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜，该钝化膜中含有 Si-O 键，它对钢筋有很强的保护能力，然而，该钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的。当11.5 时，就开始不稳定，当9.88 时该钝化膜生成困难或已经生存的钝化膜逐渐破坏。Cl-是极强

6、的去钝化剂，Cl-进混凝土到达钢筋表面吸附于局部钝化膜处时，可使该处的值迅速降低，可使钢筋表面值降低到 4 以下，从而破坏钢筋表面的钝化膜。 3.2 形成“腐蚀电池”： Cl-破坏钝化膜使钢筋表面这些部位（点）露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差（作为电解质，混凝土内一般有水或潮气存在） 。铁基体作为阳极而受腐蚀，大面积钝化膜区域作为阴极。腐蚀电池作用的结果是，在钢筋表面产生蚀坑，由于大阴极对应于小阳极，蚀坑发展十分迅速。腐蚀往往由局部开始逐渐在钢筋表面扩展； 3.3Cl-的阳极去极化作用： (2Cl- + Fe2+ )+2H2 O + 2e = Fe（OH）2 +2H+ + 2

7、Cl- 生成的 Fe(OH)2 沉淀，再进一步氧化成铁的氧化物，就是通常的铁锈。由上式可见，Cl-只参与了反应过程，起到了搬运的作用，却没有被消耗掉，换言之，凡是进入混凝土中的游离状态的 Cl-，会周而复始地起破坏作用的，这也是氯盐危害的特点之一。 3.4Cl-的导电作用： 混凝土中 Cl-的存在，强化了离子通路，降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了电化学腐蚀过程。氯化物还提高了混凝土的吸湿性，这也能减小阴阳极之间的欧姆电阻。 4、钢筋腐蚀的防范措施 4.1 严格控制混凝土中氯离子含量 由于混凝土中的氯离子浓度到达一定的临界值才可能引起钢筋锈蚀，为了使混凝土结构在使用

8、期内避免遭受钢筋腐蚀破坏，必须严格控制氯离子在混凝土中的含量。在试验研究和工程实践的基础上，世界上许多国家的规程、规范、政府指令性文件中都作了相应的氯离子限量规定。限定值是指对混凝土中氯离子含量的总量控制值。不论以何种途径进入混凝土，都不允许氯离子含量超出该限值，并以此作为新建工程质量控制的重要技术指标之一，我国对此也在国标混凝土结构设计规范（GB50010-2010） 、 混凝土结构耐久性设计规范(GBT50476-2008)等规范中作出了严格规定。 4.2 重视结构构造设计 合理地选择结构构件截面地几何形状，使其不能形成侵蚀性物质停留区；要妥善地布置结构接缝、施工缝的位置和构造，应尽量避免

9、可能遭受最不利侵蚀环境的部分；构造设计中要特别避免结构中的受力突然转移和截面的突然变化造成的应力集中引起的开裂；增加混凝土保护层厚度，则氯离子渗入混凝土到达钢筋的时间就会增加，这是延迟混凝土内部钢筋开始锈蚀很有效的一种方法；加强裂缝宽度控制，一般混凝土结构构件允许在荷载作用下出现裂缝，但从耐久性要求考虑，裂缝宽度应加以限制。 4.3 采用高性能混凝土 高性能混凝土(high Performance concrete，HPC)是近年来混凝土材料发展的一个重要方向。在制作混凝土时，加强施工质量控制，对增加混凝土密实度、提高混凝土质量是非常重要的。另外，在混凝土中加入高效减水剂和优质掺合料，可以从根

10、本上改善混凝土的性能，提高混凝土抵抗氯离子渗入的能力。高性能混凝土以耐久性作为首要指标，可有重点地予以保证其耐久性, 工作性, 强度, 体积稳定性以及经济性等。有关实验研究和工程实践证明，养护对高性能混凝土的质量和耐久性十分重要。因此，及时, 充分地湿养护是其获得高强度, 低孔隙率和高抗氯离子扩散能力所必不可少的。 4.4 混凝土中掺入阻锈剂 混凝土中钢筋的腐蚀，是一种电化学腐蚀，其阴, 阳极反应都在钢筋电解质界面上发生.阻锈剂能够优先参与并阻止上述两种或其中一种界面反应，且能长期保持稳定状态，有效地阻止钢筋锈蚀.在混凝土拌制过程中掺入少量阻锈剂，是一种经过长期试验研究和工程实践的经济实用的钢

11、筋保护措施。 4.5 采用涂（镀）层钢筋 采用涂（镀）层钢筋对混入型和渗入型氯离子的防护都是很有效。从效果和经济综合考虑，目前的研究和应用热点是环氧涂层钢筋，涂层可以将钢筋与周围的混凝土隔开，即使氯离子和氧气等已经大量侵入混凝土，它还是可以长期保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀。 4.6 对混凝土表面进行涂层保护 混凝土表面实施涂层保护，可阻止或减缓环境介质中氯离子的侵入，但涂层中的耐碱性, 附着性和耐蚀性等三方面问题必须处理好, 还存在受阳光直射部位表面的耐光老化问题，以及潮湿表面实施时的湿固化与湿面附着力问题。底层涂料 (封闭漆)，应具有低粘度和高渗透能力，能渗透到混凝土内起到封闭孔隙和提高后续涂层

12、附着力的作用是混凝土表面涂装保护的关键和质量控制步骤。 5 结论 简要介绍了滨海建筑物混凝土结构腐蚀的原因，侵蚀破坏己成为影响混凝土结构耐久性的最主要原因之一，必须充分认识到防腐设计的重要性。需采取多方面的防腐措施，最大限度的满足临海建筑物耐久性的要求。 参考文献 1GB50046-95,工业建筑防腐蚀设计规范S. 2GB50010-2010,混凝土结构设计规范S. 3GBT50476-2008,混凝土结构耐久性设计规范S. 4洪定海，混凝土中钢筋的腐蚀与保护，第 1 版北京：中国铁道出版社，1998. 5杨卫东等，沿海地区钢筋混凝土的腐蚀及其防护J.混凝土, 2003. 6赵筠，在海洋与化冰盐环境中钢筋混凝土构筑物的钢筋防锈技术对策.