1、1钢筋混凝土的腐蚀与防护【摘要】本文介绍了钢筋混凝土腐蚀的常见形式、原理及过程，并分析了影响钢筋混凝土腐蚀的因素,最后提出了一些应对的措施。 【关键词】钢筋；混凝土；腐蚀；防护 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 很久以来,人们总觉得钢筋混凝土具有坚固、耐久的性能，所以在工业和民用建筑方面得到非常广泛的应用。但随着很多钢筋混凝土结构因被腐蚀而受到破坏的情况不断地发生，给个人、社会以及国家带来很多无法估量且非常严重的经济损失。故而，钢筋混凝土的腐蚀问题越来越受到人们的重视，相应的研究课题、学术探讨等不断地开展。在此，笔者针对钢筋混凝土的腐蚀和防护问题进行一些阐述和分析。
2、二、钢筋混凝土腐蚀的常见形式、原理及过程 通常钢筋混凝土的腐蚀可以分为两种类别:一种是在腐蚀性介质的作用下,混凝土受到腐蚀而产生破坏，导致钢筋失去了正常的保护层受到锈蚀而破坏；另一种是混凝土没有受到明显的腐蚀，但因为别的一些因素使混凝土保护层变得中性化或其它原因，使得钢筋受到锈蚀而破坏。 1、混凝土腐蚀 普通硅酸盐水泥主要由以下矿物组成:硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOAl2O3)和铁铝酸四钙(4CaOAl2O3FeO3)。混凝土的腐蚀2分为以下几种： （一）软水腐蚀 混凝土跟软水接触，因为水泥石中的 Ca(OH)2 能溶于水，因此第一个被析出。受到静水和无压水的作用，周围的水
3、易被 Ca(OH)2 饱和,因此会阻止溶解作用，溶出反应仅在表面进行，对钢筋混凝土结构没有太大影响。但是在流水和压力水的作用下， Ca(OH)2 会不断地流失，Ca(OH)2的浓度不断地降低，同时会分解溶蚀 C-S-H 凝胶等产物，从而增大了混凝土的孔隙率，这样腐蚀性介质就能非常容易地进入到混凝土的内部。如此恶性循环,钢筋混凝土结构的内部就会遭受严重的破坏。如果环境水中含有重碳酸盐，就会在混凝土的表面生成 CaCO3、MgCO3，它们都不溶于水，该生成物积聚在混凝土表面孔隙内形成密实的保护层,能有效防止外界水的侵入和内部 Ca(OH)2 的扩散和析出。此自动填实效果能对溶析的继续进行产生延缓甚
4、至阻止作用。 (二)离子交换腐蚀 离子交换腐蚀是指一些酸、碱、盐介质与水泥中的某些成分发生化学反应而进行离子交换引起的腐蚀。它们之间反应越强烈,新生成物越容易溶解,混凝土的破坏程度就越大。 通常在工业废水、地下水及沼泽水中都含有无机酸和有机酸,比如HCl、H2SO4 等,这些酸跟水泥石中的 Ca(OH)2 产生反应,使水泥石被破坏。一般的碱对混凝土的腐蚀程度非常低，但当碱的浓度较高，即浓度超过 20 %时，就能缓慢腐蚀较为密实的混凝土，在高温作用下其腐蚀作3用会加剧，因为处于熔融状态的碱液对混凝土有强烈的腐蚀性。苛性钠渗入混凝土中会吸收空气中的二氧化碳而生成碳酸钠,继续吸收空气中的水份后生成含
5、水碳酸钠,同时结晶沉积于混凝土的毛细孔中,体积膨胀而导致混凝土破坏。 通常，在海水和地下水中都含有大量的镁盐，如 MgCl2, MgCl2 跟水泥石中的 Ca(OH)2 发生反应，生成易溶于水的 CaCl2 和疏松无胶凝性的Mg(OH)2,从而破坏混凝土结构。 （三）结晶腐蚀 结晶腐蚀是指一些腐蚀性介质浸入到混凝土的孔隙内生成结晶盐，由于这种结晶盐的体积膨胀作用使混凝土内部产生应力而引起的破坏现象。钢筋混凝土结构本身存在很多微小孔隙。某些盐溶液进入混凝土的孔隙中结晶析出,吸水后体积膨胀使得混凝土开裂。最常见的有硫酸盐、氯盐等。 MgSO4 起着硫酸盐与镁盐的双重腐蚀作用：Mg(OH)2 具有疏
6、松无胶凝性的特点；高硫型水化硫铝酸钙含大量结晶水而体积膨胀严重。 2、钢筋锈蚀 混凝土是一种多孔材料,孔溶液存在于混凝土的孔隙中,当其 pH 值达到 12 甚至更高时,钢筋存在于这样的强碱性环境中表面被钝化而变得稳定。如果混凝土中进入了外界环境中的水、氧气、二氧化碳和氯离子等介质,就会使得钢筋周围混凝土的孔溶液产生变化，当孔溶液的 pH 值小于 10 时,就会破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋产生锈蚀。钢筋锈蚀后体积会增大, 使混凝土保护层产生顺筋裂纹, 顺筋裂纹的形成给水、氧气4及其它腐蚀性介质的侵入创造了良好的条件,使得钢筋的锈蚀的进一步加剧，从而导致混凝土表面的裂纹扩大，如此恶性循环,直至结构
7、破坏。有数量很大的微电池、宏电池形成在钢筋表面是钢筋锈蚀的机理，化学反应式为: 在阴极进行 O2 的还原反应过程: 2H2O+O2+4e4OH- 在阳极,铁失去电子变成铁离子进入溶液,反应过程如下: FeFe2+ 2e Fe2+ 2OH-Fe(OH)2 4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O4Fe(OH)3) 3、重点影响的钢筋锈蚀的因素: (一)混凝土密实度:给氧气、水及腐蚀性介质的进入创造条件的是混凝土的孔隙。 (二)外界环境:钢筋混凝土跟一些具有腐蚀性介质接触时,就会被腐蚀，这些腐蚀性介质有酸、盐、软水等。除此之外，湿度也是使钢筋混凝土被腐蚀的重要因素。如果湿度有了相应的条件，特别是出现在
8、干湿交替的环境中,表面既有水又有氧气,就会加剧钢筋混凝土的腐蚀。 三、相应的防护措施 1、掺磨细矿粉和高性能的外加剂 磨细矿粉跟粉煤灰都具有火山灰的活性。存在于磨细矿粉中的 SiO2 、Al2O3 跟水泥水化的产物 Ca(OH)2 反应生成 CaSiO3 和 Al2O。同时,受到氢氧化钙激发剂的作用,矿粉中的 Al2O3 跟水泥中的石膏产生5反应,生成水化硫铝酸钙，使得混凝土的强度增高,降低了混凝土的碱度，混凝土的密实度也得到了相应提高。但如果磨细矿粉含量过高，就会使混凝土产生过大的自收缩,稍有不慎就会使混凝土产生收缩裂缝。笔者在进行过多次的反复实验之后,提出了掺入磨细矿粉的含量：宜在 30%
9、至 35%之间,最大不能超过 50%。粉煤灰还会跟水泥水化产物 Ca(OH)2 产生反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,这样大大降低了混凝土的碱度,使混凝土内部的孔结构、骨料界面结构得到很好的改善,从而有助于提高混凝土的密实度。 3、相关腐蚀性检测的要求 定期对钢筋混凝土结构重点部位进行检测,及时发现混凝土的裂缝及存在的潜在威胁。通过获得的检测结果和数据,对工程条件进行调整和优化,从而采取相应有效的维修、维护措施。目前来说，对钢筋混凝土结构进行检测的方法有物理方法和电化学方法，比较常用的检测装置有:试验导管、嵌入的试验试件、参照电极、腐蚀速度计等。 4、降低水灰比 在满足设计、施工的要求下，降低
10、混凝土的水灰比会降低混凝土的孔隙率,提高混凝土的密实度，同时减少混凝土的吸水率,有效阻止外部环境中有害介质进入混凝土内部的概率。 5、涂覆防护层 在钢筋混凝土表面或钢筋表面刷一层保护膜,可有效阻止外部介质与钢筋接触的几率，从而有效避免腐蚀的产生。当在钢筋表面涂刷保护膜时，应采取有效措施防止保护膜影响混凝土与钢筋的握裹力。 6四、结束语 通常，钢筋混凝土的腐蚀有钢筋锈蚀和混凝土腐蚀两种,引起钢筋锈蚀的原因普遍都是因混凝土的腐蚀所导致,所以要实行混凝土的防护，尽量避免混凝土的腐蚀。就目前而言，钢筋混凝土的防腐蚀性不仅仅是技术方面的问题,同时还要考虑经济方面的问题,实行钢筋混凝土结构的防腐工作需要花费一定的资金。所以，相关人员应保持认真、负责的工作态度，对工程的使用寿命进行有效地核算,选择经济有效的防护措施，及早发现问题并及时解决问题。 参考文献： 1 马保国,严 敏,谭洪波,杨 虎. 含泥量对减水剂性能的影响规律J. 济南大学学报(自然科学版). 2012(04) 2 张德亮,王维德,赵鹏,闫瑞晶. 聚羧酸类减水剂活性大单体合成工艺J. 华侨大学学报(自然科学版). 3 杨礼明,余红发,麻海燕,周鹏,韩丽娟. 混凝土在碳化和干湿循环作用下的抗硫酸盐腐蚀性能J. 复合材料学报.
