■葉振北 ■貴州建工集團(tuán)第四建筑工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550004

近年來，混凝土在房屋建筑、公路、橋梁、大壩等結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，此結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期自然環(huán)境和使用條件下會(huì)出現(xiàn)逐漸老化、損傷甚至破壞，從而有可能會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)的安全，因此混凝土耐久性已是當(dāng)今世界的重大問題。國際混凝土耐久性會(huì)議上曾指出:“當(dāng)今世界混凝土破壞原因，按遞減順序是:鋼筋銹蝕、凍害、物理化學(xué)作用”。并明確將“鋼筋銹蝕”排在影響混凝土耐久性因素的首位。我國海港碼頭不能耐久，北方使用化冰鹽，橋梁道路遭破壞。我國存在著廣泛的腐蝕環(huán)境，北方地區(qū)使用化冰鹽有增無減，而橋梁道路卻未采取應(yīng)有的防護(hù)措施;我國海岸線很長(zhǎng)，而大規(guī)模的基本建設(shè)大都集中于沿海地區(qū)，以往的海港碼頭等工程，多數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命要求;特別是沿海一帶河砂已呈短缺現(xiàn)象，濫用海砂則其害無窮;我國還有廣泛的鹽堿地，其腐蝕條件更為苛刻;特別應(yīng)該指出的是，我國工業(yè)環(huán)境中的建筑物，其鋼筋銹蝕破壞十分普遍與嚴(yán)重，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)工業(yè)建筑達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命的年限，目前正在進(jìn)入大規(guī)模修復(fù)的時(shí)期。因此，我國鋼筋銹蝕破壞的形勢(shì)是嚴(yán)峻的。本文就混凝土中鋼筋銹蝕機(jī)理及影響因素、防腐蝕措施等方面談兒點(diǎn)粗淺認(rèn)識(shí)，僅供大家交流和探討。

1 混凝土中鋼筋銹蝕機(jī)理及影響因素

1.1 混凝土中鋼筋銹蝕機(jī)理

鋼筋未被腐蝕的混凝土是呈高堿性的，其pH 值一般在12.5 左右，當(dāng)混凝土中含有少量的Na2O、K20 時(shí)，pH 值可能會(huì)大于13。在高堿性環(huán)境中，鋼筋很容易發(fā)生氧化作用，表面生成一層很薄的氧化膜。主要成分為水化氧化物nFe2O3·mH2O，它是一種致密、穩(wěn)定的共格結(jié)構(gòu)，水和氧氣不能滲透過去，使混凝土中鋼筋處于鈍化狀態(tài)，能夠有效阻止混凝土中鋼筋的銹蝕，因此被稱為鈍化膜。混凝土中鋼筋銹蝕只有在這層鈍化膜遭到破壞的情況下才可能實(shí)現(xiàn)。鋼筋表面鈍化膜破壞的原因有兩個(gè):一是混凝土中性化;二是足夠濃度的游離CI—擴(kuò)散到鋼筋表面。當(dāng)鈍化膜發(fā)生破壞后，混凝土中鋼筋銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過程。

(1)混凝土中性化作用。碳化使混凝土孔溶液中的Ca(OH)2含量逐漸減少，pH 值逐漸降低，當(dāng)pH 值下降到11.5 左右時(shí)，鈍化膜不再穩(wěn)定;當(dāng)pH 值降至9～10 時(shí)，鈍化膜的作用完全被破壞，鋼筋處于脫鈍狀態(tài)，銹蝕就有條件發(fā)生了。一般大氣環(huán)境下混凝土中性化的過程非常緩慢，視保護(hù)層厚度等因素不同，一般要數(shù)年甚至數(shù)十年才能達(dá)到鋼筋表面。由于部分碳化區(qū)的存在，鋼筋經(jīng)歷了從飩化狀態(tài)經(jīng)逐步脫鈍轉(zhuǎn)化為完全脫鈍狀態(tài)的過程。

(2)CI—作用。當(dāng)鋼筋表面的混凝土孔溶液中的游離CI—濃度超過一定值時(shí)，即使在堿度較高，pH 值大于11.5 時(shí)，CI—也能破壞鈍化膜，從而使鋼筋發(fā)生銹蝕。因?yàn)镃I—的半徑小，活性大，溶液吸附在位錯(cuò)區(qū)，晶界區(qū)等氧化膜有缺陷的地方。CI—有很強(qiáng)的穿透氧化膜的能力，在氧化物內(nèi)層(鐵與氧化物界面)形成易溶的FeCI2，使氧化膜局部溶解，形成坑蝕現(xiàn)象。如果CI—在鋼筋表面分布比較均勻，這種坑蝕現(xiàn)象便會(huì)廣泛地發(fā)生，點(diǎn)蝕坑擴(kuò)大、合并，發(fā)生大面積的腐蝕。

(3)混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)機(jī)理?；炷林袖摻钿P蝕的發(fā)生必須具備三個(gè)條件:一是鋼筋表面存在電位差，構(gòu)成腐蝕電池;二是鋼筋表面鈍化膜遭到破還，處于活化狀態(tài);三是鋼筋表面有電化學(xué)反應(yīng)和離子擴(kuò)散所需的水和氧氣。

1.2 混凝土中鋼筋銹蝕的影響因素

(1)鋼筋銹蝕不僅與混凝土保護(hù)層厚度、混凝土密實(shí)度有關(guān)，還涉及到混凝土的組成、空隙中液相的pH 值、環(huán)境的濕度、溫度、有害離子含量及混凝土含水量等相關(guān)。

(2)環(huán)境濕度是影響鋼筋銹蝕速度的重要因素，相對(duì)濕度低，鋼筋腐蝕速率減慢。試驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)結(jié)果表明，相對(duì)濕度達(dá)到80%時(shí)，鋼筋銹蝕的速率最快保護(hù)層厚度的加大，鋼筋銹蝕速度減慢。

(3)鋼筋銹蝕速度與混凝土液相pH 值有著密切的關(guān)系。在不同的溫度和不同pH 值的影響下，鋼筋的銹蝕情況也會(huì)出現(xiàn)明顯的差別。

(4)有害離子(如氯離子等)會(huì)嚴(yán)重的影響對(duì)鋼筋的銹蝕，其含量的多少也就會(huì)影響到鋼筋銹蝕速度的快慢。

2 鋼筋銹蝕的防御措施

2.1 基本防腐蝕措施

根據(jù)混凝土中鋼筋銹蝕的影響因素可知提高混凝土的密實(shí)度、增加混凝土的保護(hù)層厚度是最基本的防止鋼筋銹蝕的措施，從而達(dá)到提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的目標(biāo)。

(1)增加保護(hù)層厚度，可以推遲由碳化引起的鋼筋銹蝕;還可以減緩氧氣擴(kuò)散，減慢由氧氣擴(kuò)散控制的鋼筋銹蝕;同時(shí)還可以減緩氯離子在混凝土中的滲透量。(2)適當(dāng)增加混凝土的攪拌時(shí)間和振搗力度等方法最大限度提高混凝土的密實(shí)度，降低混凝土的孔隙率，減緩混凝土的碳化速度，減緩有害離子的傳遞速度甚至可以阻止有害離子的擴(kuò)散。(3)控制混凝土中的最大水灰比和最小水泥用量，在混凝土中摻入適宜的減水劑，減小混凝土中水的含量。

2.2 防腐蝕的附加措施

(1)添加鋼筋阻銹劑。鋼筋阻銹劑是混凝土外加劑的一種，添加鋼筋阻銹劑是鋼筋銹蝕長(zhǎng)期防護(hù)的有效措施之一，摻入混凝土或灌漿中能提高混凝土結(jié)構(gòu)自身的保護(hù)能力，使鋼筋表面的鈍化膜更為完整、致密。但是，必須注意的是采用阻銹劑同時(shí)應(yīng)使用低滲透性混凝土，以防止阻銹劑流失。

(2)環(huán)氧涂層鋼筋。常用的鋼筋表面涂層有環(huán)氧樹脂涂層和鍍鋅等，其中環(huán)氧樹脂涂層鋼筋應(yīng)用最為廣泛，它是在鋼筋表面涂保護(hù)膜，隔離鋼筋與腐蝕介質(zhì)的接觸?？梢耘c鋼筋阻銹劑聯(lián)合使用，但在復(fù)雜的交叉部位，鋼筋彎曲時(shí)存在較大的應(yīng)力，會(huì)影響到環(huán)氧樹脂涂層鋼筋的粘結(jié)性，則不宜使用環(huán)氧涂層鋼筋。

(3)陰極保護(hù)。陰極保護(hù)常作為一種補(bǔ)助措施來防止混凝土中鋼筋的腐蝕。陰極保護(hù)可以應(yīng)用外加電流的方法，也可以將比鐵更活潑的金屬與鐵相連。但是陰極保護(hù)應(yīng)在克服其自身缺陷的條件下采用，否則也會(huì)加速鋼筋的銹蝕，起到負(fù)面的作用。

(4)混凝土外涂層?；炷帘砻嫱繉邮墙档吐入x子滲透速度和混凝土碳化速度的有效輔助措施?；炷镣馔繉踊旧峡梢苑譃榍秩胄秃透綦x型兩種，它可以包括薄涂層、復(fù)合型涂層或厚涂層、滲透型涂層等。

(5)采用高強(qiáng)度混凝土。高強(qiáng)度混凝土可以降低氯離子在混凝土中的滲透速率，同時(shí)還可以增加混凝土的電阻率增加，延遲腐蝕的開始和降低腐蝕開始后的速率。

3 結(jié)語

雖然鋼筋銹蝕會(huì)給混凝土建筑物帶來嚴(yán)重的危害，但在實(shí)際施工中，只要加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，嚴(yán)格管理，精心施工，并根據(jù)環(huán)境的特點(diǎn)和材料的性質(zhì)，采取相應(yīng)的措施，是完全能夠防止和推遲混凝土中鋼筋的銹蝕，從而提高混凝土的適用性和耐久性。

［1］張譽(yù)，蔣利學(xué)等.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論［M］.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，2003:64-91.

［2］劉乘京.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)［M］.北京:人民交通出版社，2007.