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關于鋼筋混凝土腐蝕的防護措施

文檔作者：孫俊清張彤徐惠麗2 孫仁東段穎梅文檔來源： 1．濟南四建集團 2．濟南市中區(qū)房地產開發(fā)公司 3．濟南市北郊熱電廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月14日
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關于鋼筋混凝土腐蝕的防護措施
孫俊清 張彤 徐惠麗2 孫仁東 段穎梅。
(1．濟南四建集團，濟南250031；2．濟南市中區(qū)房地產開發(fā)公司，濟南250001；3．濟南市北郊熱電廠，濟南250031)
摘要：對鋼筋混凝土腐蝕的原理進行了分析，說明了不同環(huán)境時混凝土和鋼筋的劣化影響，同時提出了防止鋼筋混凝土腐
蝕的防護措施。
關鍵詞：混凝土，氯鹽腐蝕，碳化，防護
中圖分類號：TU528．571 文獻標識碼：B 文章編號：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。與鋼結構相比，
鋼筋混凝土結構雖具有成本低的優(yōu)點，但當其處在
酸性、硫酸鹽、氯鹽等介質中時，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理方面，提出了不同環(huán)
境下鋼筋混凝土腐蝕的防護措施。
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發(fā)生化學變化
及電化學作用后而遭到的破壞，我們稱之為金屬的
腐蝕。腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕。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。當鋼筋表面與氣體或電解質溶液接觸發(fā)生化學
作用時，就會發(fā)生電化學腐蝕。在這種腐蝕過程中
有電子的流動，這是因為當鋼筋與電解質溶液接觸
時在鋼筋表面形成許多微小的原電池，是鋼筋表面
作為陽極的自溶解過程。
一般有以下幾種情況。
(1)當有氧存在的時候，pH值接近中性的條件
下，鋼筋的腐蝕：
陽極反應：2F 2Fe2 +4e
陰極反應-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：
陽析反應：F Fez +2e
陰極反應：2H +2 H2
(3)當介質中存在電位較高的氧化劑時：
陽極反應：F Fe2 +2e
陰極反應：2Fe3 -t-2 2Fe2
鋼筋的腐蝕過程有兩種：一種是電極反應交換
電流引起腐蝕；另一種是擴散速度控制的腐蝕過程。
在混凝土中鋼筋的腐蝕大多數(shù)是因為受氧的極限擴
散速度引起的，因為在中性或堿性介質中，氫離子濃
度很小，溶解的過程的共軛陰極反應不是氫的析出
反應，而是溶液中的氧的還原反應。
2 鋼筋混凝土腐蝕的常見形式
對混凝土而言，它不同于天然石材，因為天然石
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 氯鹽對鋼筋混凝土的腐蝕
氯離子對鋼筋混凝土的腐蝕作用機理，目前人
們在認識上還存在有不少分歧，以認為氯鹽離子能
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，實驗表明，因為氯離子的
半徑很小，具有很強的穿透能力，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
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層被吸附在鋼筋陽
極區(qū)的鈍化膜上，與鈍化膜的氧化鐵反應生成無保
護作用的氯化鐵，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為了改善混凝土的某些性質如
工作性、早強性等作為外加劑時加人的。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
混凝土毛細孔中引入的。當混凝土有裂縫時，氯鹽
進入的量會增加。一般認為在混凝土拌合時加入的
氯鹽，其氯離子被C．一S．一H 膠體吸附，對鋼筋的腐
蝕沒有多大的影響。但滲透進人的氯離子到達表面
時，盡管一般不改變鋼筋周圍的堿性環(huán)境，但它降低
鋼筋作為陽極反應的活化能，使鋼筋容易發(fā)生腐蝕，
因此在國外，對混凝土的氯離子的含量都有嚴格的
規(guī)定，其目的是防止鋼筋腐蝕。在英國、美國，浸透
到混凝土內氯鹽量引發(fā)鋼筋銹蝕的起點是0．4％
(NaCI／T](泥重)，德國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，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，但當碳化的鋒面到達鋼筋時，鋼
筋周圍的堿性環(huán)境也就消失了。同時碳化使被C．
s__H膠體吸附的氯離子成為自由活動的氯離子，
使鋼筋容易發(fā)生腐蝕。但在密實的鋼筋混凝土中，
碳化對鋼筋混凝土也是有利的。
3 預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合材料，它
的內部含有很多孔隙。影響鋼筋混凝土結構物的耐
久性的主要因素是：透水性、透氣性和裂縫的產生，
所以必須對鋼筋混凝土結構物進行防護。
3．1 改善鋼筋混凝土自身的結構
(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I、Ⅱ級粉煤灰和低堿外加劑。
優(yōu)質I、Ⅱ 級粉煤灰的細度可達600m2／kg，顆
粒外形呈圓形，與水泥摻合后形成良好的物理級配，
從而可大大提高混凝土的密實性。其次粉煤灰可與
水泥水化產物Ca(0H)2反應，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
土內的孔結構和骨料界面結構，提高混凝土的密實
性。
3．2 采用摻磨細礦粉和高性能的外加劑
磨細礦粉與粉煤灰一樣，具有火山灰活性。磨
細礦粉中的二氧化硅， 03與水泥水化產物氫氧
化鈣反應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，生成水化硫鋁酸鈣。從而產
生比較高的混凝土強度，同時降低了混凝土的堿度
和提高了混凝土的密實性。但是大摻量的磨細礦粉
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)我們多次實驗，建議摻量30％ ～
35％為宜，不宜超過50％ 。
3．3 物理防護
鋼筋混凝土澆注過程中加強振搗和養(yǎng)護保濕措
施，減少混凝土空隙，減少氯離子，二氧化碳，氧氣等
進入的途徑，同時要振搗均勻，使混凝土成為均勻物
質，防止鋼筋因處于不均勻的介質中發(fā)生局部腐蝕
嚴重的情況。
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 涂覆防護層
對鋼筋混凝土表面進行涂蓋，或者在鋼筋表面
做一層涂層，防止從孔隙中進入的溶液與鋼筋接觸
而產生腐蝕。
參考文獻：
[1]馮乃謙，邢鋒．高性能混凝土技術[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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