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摘要：钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素，应当采取积极有效的防护措施改善混凝土中的钢筋锈蚀问题。通过查阅多方资料并结合部分经验阐述了氯离子对混凝土的腐蚀机理，并提出了防止氯对混凝土腐蚀所采取的一些措施及对策，保证工程质量提供有效的参考。
关键词：钢筋混凝土；氯离子；腐蚀原因与机理；预防措施
引言
钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构最常见的问题，而引起钢筋腐蚀的关键因素是氯离子对钢筋混凝土的结构的侵入。众所周知，氯离子的侵入能够导致混凝土构件中的钢筋脱钝，引起钢筋锈蚀，致使钢筋混凝土结构或构筑物的服役性能退化乃至失效破坏，成为影响钢筋钢筋混凝土耐久性的最主要因素。混凝土引起钢筋锈蚀的氯离子源于外渗和内掺两种方式。外渗主要来自于混凝土的使用环境，如近海建筑物，盐碱地及盐污染的工业环境，氯离子可以从外部渗入到混凝土的内部，从而引起钢筋的腐蚀；而内掺主要来自于拌制用细骨料中所含氯离子及拌制用水中所含氯离子。为了防止钢筋锈蚀，人们研究开发了一系列防护措施，如增加混凝土保护层厚度，使用高性能混凝土，使用防腐材料，应用钢筋阻锈剂等。
第一章、钢筋混凝土结构的腐蚀原因与机理
钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土复合而成，环境对这两部分的腐蚀是造成钢筋混凝土结构损坏的重要因素，其腐蚀的成因与机理主要包括以下几种。
1.1 混凝土的中性化
中性化现象是指空气中的二氧化碳与水泥水化反应生成的氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙沉淀而导致混凝土孔隙溶液pH值降至9以下的现象。一般而言，中性化也包括其他矿物导致pH值下降的碳化。发生中性化的混凝土会变得致密且重量增加，进而产生一些细微的龟裂。当中性化发展至混凝土内部的钢筋表面时，低pH值将破坏钢筋钝化膜赖以维持的碱性环境，在渗入的氧气和湿气共同作用下，就引发了钢筋的腐蚀。
1.2 氯离子的侵蚀
钢筋混凝土中的氯离子有自由态和化合态两种，只有自由态氯离子才会造成钢筋混凝土结构的腐蚀。游离的氯离子会和水形成盐酸，然后与混凝土中的氢氧化钙反应，使混凝土的密实性大大降低。另外，氯离子也是很强的去钝化剂，在其到达钢筋表面时，将会严重破坏钝化膜，造成钢筋的腐蚀，腐蚀后形成的氧化物会导致体积膨胀2.5～4倍，在混凝土内部产生超出其所能承受的拉应力，导致混凝土产生张力裂缝，降低钢筋与混凝土的握裹力，引起钢筋混凝土结构的承载力下降，严重的甚至使钢筋混凝土局部的保护层产生脱落。
1.3 水泥和混凝土原材料
使用含氯原材料均会使钢筋混凝土受到氯离子污染，为此，对混凝土拌和物的总含量有相应规定。大多数品种的水泥在生产过程中所采用原材料的氯含量极低，熟料中几乎不含氯化物，这部分水泥原料对钢筋的耐腐性无不良影响。为了改善水泥的制造工艺，提高水泥的使用性能，在生产过程中，往往加入一定梁的氯化物或含氯化物外加剂，如水泥生料中掺入含有氯的矿化剂。
1.4 碱集料反应
碱集料反应是指混凝土原材料中的碱性物与集料中的活性成分发生化学反应，生成的吸水膨胀物产生混凝土内部应力导致开裂的现象。其中碱性物主要来自水泥熟料和外加剂；集料中活性成分主要是二氧化硅、硅酸盐和碳酸盐等，故混凝土碱集料反应有碱―硅反应，碱―硅酸盐反应和碱―碳酸盐反应三种，其中的碱―硅反应最为常见。碱集料反应一般多为混凝土成型若干年后逐渐发生，当裂缝出现后，随着空气、水和二氧化碳等的侵入，混凝土碳化和钢筋锈蚀等又会使裂缝进一步扩大，最终将导致钢筋混凝土结构的综合性破坏。
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第二章、预防钢筋混凝土结构腐蚀的措施
恰当选择防腐蚀材料，合理运用防腐蚀措施，都可以有效防止钢筋混凝土结构腐蚀的发生，延长建筑物的寿命。
2.1 使用耐腐蚀材料
（1）高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是目前较常用的防腐蚀材料。从混凝土的腐蚀原因与机理来看，多数腐蚀因素都与混凝土的渗透性有关。高性能混凝土的用水量较低，具有较优异的填充性，其中掺加的微硅粉可有效缩小混凝土中的孔隙尺寸，并且阻断内部毛细孔，使混凝土中氯离子渗透率大幅降低。
（2）粗、细集料
粗、细集料是碱集料反应发生的必要条件之一，因此粗、细集料的耐腐蚀性以及其表面性能都对混凝土的耐腐蚀性具有重大的影响。在选择混凝土中使用的粗、细集料时，应对其致密性、材料的吸水率和其它杂质的含量进行严格控制。
（3）外加剂
混凝土耐腐蚀剂是一种新型的混凝土外加剂，在建筑工程中合理的使用这种外加剂，可以提高混凝土的密实性，提升钢筋的阻锈能力，从而提高钢筋混凝土结构的耐腐蚀能力与耐久性。但在使用前，必须对其中所含的氯盐含量进行检测。
2.2 使用防腐涂料
使用防腐涂料可以隔绝钢筋混凝土中的离子通路，防止腐蚀反应的产生。防腐涂料主要有钢筋表面涂层和混凝土外表面涂层两种。钢筋表面涂层主要有不锈钢钢筋、镀锌钢筋、合金钢钢筋、包铜钢筋以及环氧树脂涂层钢筋等多种类型，其中最常用的为环氧树脂涂层钢筋。混凝土外表面涂层主要有表面涂料、渗透型涂层以及聚合物改性砂浆等多种类型。
2.3 合理设计混凝土配合比
设计混凝土配合比是实际建筑工程中很重要的一项工作，混凝土配合比的设计一般有两类要求，即按强度的要求或按密实度的要求。为了增强钢筋混凝土的防腐蚀性能，在进行混凝土配合比设计时，应选用按密实度要求进行混凝土配合比设计，其强度等级较高，而且具有较高的密实性。
2.4 电化学除氯
电化学除氯是指通过在混凝土外部施加电场以及阳极网格的方法，来显著降低氯化物含量、增加钢筋周围pH值、使钢筋表面重新钝化的一种新技术。使用该技术无需破坏钢筋混凝土结构的保护层，就可实现快速、高效、低成本的非破损型修复。该技术在欧美被广泛应用，我国则起步较晚。
2.5 增加钢筋保护层厚度
在氯离子侵蚀环境下，根据Fick第二定律，一般认为氯离子在没有开裂的混凝土中的扩散模型为：CX为t时刻x处的氯离子浓度，CS为结构表面处的氯离子浓度，CO为氯离子初始浓度，D为氯离子扩散系数。当假设选用不含氯离子的材料时，那么CO就为零。上面的方程就可简化为下式：当t时刻x处的氯离子CX达到临界氯离子浓度CCR时，则可求解出氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的初始时间。
2.6 采用耐腐蚀钢筋
研制合金钢是改变钢筋对腐蚀敏感性的方法之一。合金元素包括铜、铬、镍、钨等，其中铬最常用，其他金属也用于与铬一起组成合金。铬使铁易形成更致密和结合力强的氧化膜，在高碱条件下比普通钢筋具有更高的防腐蚀性能；镍对于提高钢筋抗盐腐蚀是很有用的；奥氏体不锈钢在氯化物浓度较高的环境中比铁素体具有更好的耐蚀性。
2.7应用钢筋阻锈剂
钢筋阻锈剂即为抑制钢腐蚀的缓饰剂，拌制混凝土时掺加阻锈剂是防止钢筋腐蚀的一种经济而有效的方法。最早开发的钢筋阻锈剂是亚硝酸钙对提高防腐蚀性能很有效，至今常作为复合阻锈剂的重要组分。
3、结论
由此可见，钢筋混凝土的组成材料特性复杂，进而导致腐蚀的产生原因众多，在任何环境下的混凝土腐蚀影响因素都不是单一的。因此，只有充分的理解各种腐蚀的原因及机理，并掌握相应的防腐蚀处理措施，才能在实际工程中确保建筑工程质量，避免由钢筋混凝土结构腐蚀引起的事故，并减少建筑后期的维护费用。
论文作者:程津,陈勇杰
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/4
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 氯离子论文; 混凝土结构论文; 钢筋混凝土论文; 锈蚀论文; 机理论文; 《基层建设》2016年11期论文;