曹 立 梅

(鄭州升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院，河南 新鄭 451150)

1 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的危害及鋼筋銹蝕的破壞特征

1.1 鋼筋銹蝕的危害

鋼筋銹蝕在房屋建筑、公路、橋梁、大壩等混凝土結(jié)構(gòu)中都普遍存在，鋼筋銹蝕影響結(jié)構(gòu)耐久性，容易造成各種安全隱患，危害到了人民的生命安全。圖1表明了鋼筋銹蝕對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的一系列危害。

1.2 鋼筋銹蝕的破壞特征

1)混凝土沿鋼筋開裂。

混凝土本身的抗彎性、抗裂性能差，鋼筋銹蝕后會(huì)使鋼筋體積膨脹，會(huì)在混凝土表面沿鋼筋布置方向產(chǎn)生裂紋。實(shí)驗(yàn)研究表明，由于受所處環(huán)境的影響，裂縫處(若形成腐蝕電池)鋼筋銹蝕的速度很可能比暴露于空氣中的鋼筋的銹蝕速度還快。

2)“握裹力”下降與喪失。

由于混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕，使得鋼筋與混凝土界面上形成了一層疏松的銹蝕層，破壞了鋼筋表面與水泥膠體之間的化學(xué)附著力，并減少了鋼筋與混凝土之間的摩擦系數(shù)；鋼筋橫肋的銹損，降低了其與混凝土之間的機(jī)械咬合力；鋼筋銹蝕后體積膨脹會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂，減小了混凝土對(duì)鋼筋的束縛，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固作用，以及最終降低鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力和適用性。

3)鋼筋斷面損失。

混凝土中鋼筋的腐蝕常常是以局部腐蝕為主，研究表明它甚至比全面腐蝕造成的危害還大，它會(huì)在鋼筋表面產(chǎn)生蝕坑，造成鋼筋斷面的損失。

4)鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂。

鋼筋在特定的腐蝕環(huán)境下會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。構(gòu)件上由于腐蝕與應(yīng)力的相互促進(jìn)使鋼筋表面產(chǎn)生微裂紋，接著腐蝕沿裂紋深入，應(yīng)力再促使裂紋發(fā)展，如此周而復(fù)始，使得鋼筋在受力過程中可能發(fā)生突然斷裂。

2 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的影響因素

2.1 混凝土碳化的影響

混凝土碳化是指混凝土中水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而后變成碳酸鈣，碳酸鈣比氫氧化鈣的密度大，故體積變小。因此，混凝土碳化會(huì)引起混凝土的收縮，從而導(dǎo)致混凝土表面裂縫的出現(xiàn)，使有害離子通過裂縫更容易進(jìn)入混凝土內(nèi)部，使鋼筋發(fā)生銹蝕。圖2為混凝土碳化和鋼筋銹蝕示意圖。

混凝土碳化后的pH值大大降低，鋼筋便更容易受到侵蝕。研究表明當(dāng)10

2.2 水灰比

水灰比是混凝土中水的用量與水泥用量的重量比值，比值越大，混凝土中孔隙就越多，密實(shí)度就越低，則混凝土就會(huì)加快碳化的速度。

2.3 水泥品種

不同種類的水泥的混合料不同，即礦物成分的含量是不同的。若水泥的堿性成分較低，混凝土本身的抗碳化能力就低，那么鋼筋更容易被銹蝕。水泥品種的不同對(duì)混凝土的抗?jié)B性還會(huì)有所影響，不同品種的水泥對(duì)引起鋼筋銹蝕因子的抵抗能力是不同的，比如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥的碳化速度都高于硅酸鹽水泥。

2.4 氯離子的侵蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕跟氯離子的含量關(guān)系也很大，氯鹽的摻量應(yīng)少于水泥重量的1%[1]。氯離子可以滲透過混凝土保護(hù)層到達(dá)鋼筋表面。氯離子的侵入會(huì)使混凝土的pH值急劇下降，致使鋼筋被侵蝕。

2.5 混凝土的保護(hù)層厚度和密實(shí)度

混凝土的保護(hù)層厚度和密實(shí)度也是影響鋼筋銹蝕的兩個(gè)重要原因，鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋由外部的混凝土保護(hù)，由于混凝土的高堿性會(huì)使鋼筋表面形成一層保護(hù)膜，其次，一定厚度密實(shí)的保護(hù)層能夠?qū)ν饨绺g介質(zhì)的滲入起到有效的阻隔作用，可以有效地防止或推遲鋼筋的銹蝕，這都取決于混凝土施工質(zhì)量的好壞。

2.6 溫度與濕度

混凝土碳化反應(yīng)的發(fā)生與環(huán)境相對(duì)濕度和溫度的升高、交替變化密不可分?；炷量紫端柡投戎苯佑绊懼趸?、氯離子等各種化學(xué)介質(zhì)的擴(kuò)散。若相對(duì)濕度很低，混凝土處于干燥狀態(tài)(相對(duì)濕度不大于25%)，即使二氧化碳的擴(kuò)散速度很快，但缺少液相環(huán)境，碳化反應(yīng)也不易進(jìn)行。環(huán)境相對(duì)濕度還影響著鋼筋的電化學(xué)腐蝕速度。

2.7 混凝土的裂縫

混凝土的配合比、施工質(zhì)量、混凝土的干縮、外部荷載的作用、堿骨料反應(yīng)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)榷紩?huì)導(dǎo)致混凝土的開裂。裂縫為有害的腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部提供了通道，加快了鋼筋銹蝕。實(shí)驗(yàn)表明，裂縫的寬度對(duì)鋼筋早期銹蝕的影響比較大，對(duì)鋼筋后期的銹蝕影響比較小。

3 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的預(yù)防措施

3.1 施工中合理選材

為提高鋼筋的抗腐蝕能力，要合理選擇鋼筋，可以選用鍍鋅鋼筋、環(huán)氧涂層鋼筋及各種涂防銹漆鋼筋，而且要注意鋼筋的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，在運(yùn)輸、存放、加工、綁扎、澆筑振搗過程中要嚴(yán)防涂層破壞。

混凝土要進(jìn)行合理的配合比設(shè)計(jì)。水灰比應(yīng)控制在0.5以下，這樣可以有效地防止鋼筋銹蝕[2]。同時(shí)也要合理選擇水泥，應(yīng)當(dāng)選用與構(gòu)件腐蝕環(huán)境相適應(yīng)的水泥品種。一般情況下，在其他條件相同時(shí)，混凝土強(qiáng)度越高防銹能力越好，同時(shí)，石子、砂、混凝土拌和養(yǎng)護(hù)用水及摻用的外加劑等原材料都不允許具有氯離子化合物含量超標(biāo)的現(xiàn)象存在。

3.2 增加混凝土保護(hù)層厚度

保護(hù)層厚度越小，則有害物質(zhì)對(duì)鋼筋的滲透路徑就越短，最終造成鋼筋周圍有條件產(chǎn)生銹蝕反應(yīng)，使鋼筋的銹蝕速率變大。應(yīng)根據(jù)規(guī)范，對(duì)所處不同部位、不同強(qiáng)度、不同抗震等級(jí)、不同環(huán)境等限制條件下的鋼筋表面混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)上、施工上的嚴(yán)格控制。例如鋸齒形建筑、粗琢建筑、表面紋理深的建筑，都不應(yīng)減少相應(yīng)部位的混凝土保護(hù)層。

3.3 提高混凝土的密實(shí)度

要提高混凝土的密實(shí)度，首先要選用級(jí)配良好的骨料，控制原材料含泥量，混凝土要攪拌均勻，振搗密實(shí)，保證混凝土的施工質(zhì)量，而且要防止混凝土運(yùn)輸、施工過程中發(fā)生離析現(xiàn)象；其次可摻入高效減水劑，如LC-SAF，高效減水劑的摻入能夠在保證混凝土拌合物所需流動(dòng)性的同時(shí)，釋放出多余的游離水，不僅使水泥體系處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還大大降低混凝土毛細(xì)管孔隙率。

3.4 防止氯離子的侵蝕

氯離子會(huì)加快鋼筋的銹蝕。氯離子會(huì)通過混凝土的缺陷滲入到鋼筋所在位置而侵蝕鋼筋，為防止氯離子的侵入，采取的主要措施有：

1)嚴(yán)控混凝土原材料的選擇；

2)提高混凝土保護(hù)層厚度及密實(shí)度；

3)在混凝土中摻入阻銹劑或鋼筋表層涂刷防腐涂料。

3.5 控制混凝土的裂縫

裂縫的出現(xiàn)會(huì)使混凝土內(nèi)部的鋼筋更容易受到外界不利環(huán)境的侵蝕，預(yù)防混凝土裂縫的主要措施有：

1)自身原因裂縫。嚴(yán)格控制選材；嚴(yán)格控制水灰比、和易性與坍落度。

2)施工原因裂縫。如冬季適當(dāng)延長(zhǎng)保溫覆蓋時(shí)間；施工縫接頭嚴(yán)格按照規(guī)定處理；振搗密實(shí)，防止出現(xiàn)離析松散部位；保證基礎(chǔ)與模板支架的強(qiáng)度、剛度穩(wěn)定性等。

3.6 新型阻銹劑的使用

鋼筋阻銹劑也是混凝土外加劑的一種，采用鋼筋阻銹劑的優(yōu)點(diǎn)是效果好、施工簡(jiǎn)單、成本低廉。MCI鋼筋阻銹劑，是一種高性能緩蝕劑，將它涂刷在混凝土結(jié)構(gòu)表面，它將會(huì)滲透進(jìn)入至密實(shí)的混凝土中，在鋼筋表面形成MCI分子保護(hù)膜。這層保護(hù)膜可以有效的抑制有害離子的入侵，抑制鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，同時(shí)對(duì)已形成腐蝕電池的陽極區(qū)及陰極區(qū)也都有保護(hù)作用。

4 結(jié)語

混凝土中鋼筋的銹蝕會(huì)影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，若不采取有效的預(yù)防措施，容易造成各種安全隱患。本文從預(yù)防有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土、阻止腐蝕條件形成等方面提出了多種預(yù)防鋼筋銹蝕的措施，希望對(duì)改善鋼筋銹蝕的問題有所幫助。