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摘要：在海洋环境下，钢筋混凝土结构腐蚀现象较多，钢筋腐蚀会造成海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀破坏，其中影响钢筋腐蚀最重要因素是氯离子、氧及湿气，使用传统局部修补术效果并不好，需采用各种新型防腐技术改善钢筋混凝土的结构与性能。本文将首先分析下海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀，钢筋混凝土腐蚀机理，最后结合实际情况提出海洋环境下钢筋混凝土防腐蚀技术。
关键词：海洋环境；钢筋混凝土；腐蚀；防腐技术
钢筋混凝土结构耐久性是很多研究者关注的焦点与重点问题，我国很多海港码头混凝土结构使用寿命常常不超过10年就出现顺筋锈胀开裂及剥落等等，海港码头工程质量深受影响。在海洋环境下，腐蚀钢筋混凝土结构的主要原因是氯盐外侵，造成钢筋混凝土结构性能降低，壁内陆腐蚀现象更严重。
一、海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀
钢筋周围混凝土在正常情况是高碱性的，并且钢筋表面会有一层致密钝化膜，其对钢筋有很强的保护能力，防止钢筋受腐蚀。海洋环境下的钢筋混凝土，会受到来自海水中极强穿透能力氯离子影响，这些氯离子透过混凝土毛细孔到钢筋表面，钢筋周围混凝土液相中氯离子含量处于临界值时就会局部破坏钢筋钝化膜。只要具备钢筋腐蚀需要的水氧等必要条件，就可能造成严重钢筋腐蚀[1]。钢筋被腐蚀后会降低混凝土结构性能，促使其性能劣化如损伤钢筋断面、断裂钢筋应力腐蚀等等。在海洋环境中，钢筋混凝土结构一般处于两种环境：直接暴露环境、间接暴露环境，其中前者是指将部分或全部浸泡在海水中的钢筋混凝土结构，间接暴露主要是沿海岸线构造的不与海水接触的钢筋混凝土结构。当钢筋混凝土结构处在直接暴露环境且部分浸泡在海水中时，可以依据腐蚀程度分区：水下区、水位变化区、浪溅区与大气区。浪溅区腐蚀最严重，这是海浪溅湿了处于高潮时的结构物，结构物在低潮时会蒸发水分，混凝土表层空隙液的氯离子浓度由此增高，并持续扩散到混凝土内，钢筋周围空隙液氯离子浓度由此增大，一直到达破坏钢筋钝化膜的临界浓度值[2]。饱水混凝土缺氧很难出现阴极反应，腐蚀因此较轻。在间接暴露环境中，钢筋混凝土受到空气氯盐粒子与大气湿度腐蚀，其中混凝土密实度及保护层厚能帮助阻止氯离子入侵并延迟腐蚀，热带海洋环境中的钢筋混凝土存在着严重的腐蚀现象，在海洋环境中，不同的钢筋混凝土结构部位不同受不同的侵蚀情况如图1所示。
二、海洋环境下钢筋混凝土腐蚀机理
（一）海洋腐蚀环境分析
海水中的含盐量大约是3%。海洋环境对钢筋混凝土的腐蚀程度可以分成E级与F级，能表示非热与炎热地区在水位变化区、浪溅区的腐蚀级别。海洋环境不同，钢筋混凝土构筑物的腐蚀机理不同。
（二）钢筋混凝土腐蚀机理分析
混凝土构成成分主要是硅酸盐水泥、填充骨料及水等，这些原材料进行混合后经过水合脚注形成混凝土。钢筋混凝土在海洋环境作用下的腐蚀主要有这几种：第一，氯盐腐蚀机理。海水中大量的氯盐对海洋环境中的钢铁的腐蚀性很强，这也是导致钢筋锈蚀主要原因与因素。氯离子腐蚀入侵方式主要有：扩散、毛细管、渗透剂电化学迁移。海洋大气区主要被风带来的细小盐粒所侵蚀，其沉积在结构物表面，在吸湿之后形成液膜，然后污染构筑物[3]。位于海洋浪溅区棘潮差区时，在强烈的风浪冲击下，会破坏混凝涂层，并加快氯离子侵入速度，造成本区域钢筋腐蚀现象严重。钢筋混凝土上钝化膜破坏业能导致腐蚀，混凝土中进入氯离子，氯离子吸附于局部钝化膜上，快速降低此处的pH值，当该值小于11.5时，会降低钝化膜稳定性能；该值小于9.88时，钝化膜生成比较困难，并且会逐渐破坏已生成的钝化膜。氯离子会首先破坏钢筋表面钝化膜，显露出该部位铁基体，与钝化膜间构成电位差，由此腐蚀阳极铁基体。混凝土碳化也会造成钢筋混凝土的腐蚀，当海洋环境作用处于E与F级时，混凝土碳化是其腐蚀的一个原因，其中水泥的水化产物氢氧化钙作为一种高碱性物质，pH值大于12.5，钢筋与这种物质接触后会发生钝化，以此保护钢筋。空气中酸性气体与碱性物质经过孔洞形态的混凝土进行反应产生碳酸盐，这个过程就是碳化作用。
三、海洋环境下钢筋混凝土防腐技术
（一）提升材料自身性能
要想提升钢筋混凝土的防腐性能，应结合材质自身情况，将高性能混凝土复合优质混凝土矿物与新型高效减水剂掺合在一起，将水泥与级配较好的粗细骨料配制在一起，制作高性能混凝土。性能高的混凝土特征主要是密实度较高、具有强抗氯离子渗透性、有可靠的技术手段及明显的抗锈效果，但是在施工场地与技术上提出了较高要求，养护时间也必须大于15天。
（二）改进混凝土构造
应结合规范尽量提升钢筋保护层厚度，通常不能小于50毫米。先关实验结果显示：处在海洋环境的混凝土表面在30-50mm时，氯离子浓度显著少于15mm氯离子浓度，但是应限制增加保护层厚度。
（三）做好混凝土涂层保护工作
在混凝土涂上保护层，将腐蚀性介质在使用寿命内阻绝，阻碍与混凝土的接触，增加混凝土与钢筋混凝土使用寿命。海洋环境中的腐蚀性非常强，可以将涂层系统作为一种防腐蚀辅助措施。采取薄层涂料适应混凝土的表面强碱性，保护好混凝土的钢筋，保证涂层与混凝土粘结力小于等于1.5N/m2，维持涂层系统自身寿命及对混凝土防护时间不超过10年。也可以采用自身寿命短涂层系统做好早龄期混凝土，当混凝土在没有实现龄期内，减少氯盐腐蚀等物质侵入混凝土内部。对钢筋进行保护涂层，在钢筋表面上敷涂致密环氧树脂涂层，将钢筋与外界环境进行有效隔离，增加钢筋使用寿命，减少结构整体力学性能。
（四）使用化学方法防腐
钢筋阻锈剂与其他混凝土外加剂比较，有以下几个特点：不仅能抑制钢筋腐蚀，还能增强混凝土密实度；操作过程也很简单，对钢筋混凝土结构施工要求较少；在其中添加一次就能将阻锈功能发挥出来，并做好钢筋防锈工作在寿命期内，不必采取特殊养护措施，就能获得较好经济效果。也能使用阴极保护法进行防腐，利用电化腐蚀的氧化还原反应原理，促使阳极反应将自由电子释放出来，混凝土使用寿命由此延长。当电解质相同时，阴极应选用需保护结构物，阳极选取石墨等不溶性物质，并加用与原电池极性不同的直流电源，于钢铁表面进行负电荷的积累，在外加电流型实施阴极保护。
四、结语
海洋环境下，混凝土钢筋腐蚀现象非常普遍，传统防腐技术效果并不好，会很快破坏老混凝土。钢筋混凝土防腐最有效、经济的防护措施时进行表面涂料，建立国家标准系统，积极学习引进国外技术，提出钢筋混凝土防腐的有效技术措施。
参考文献：
[1]李伟华, 田惠文, 宗成中,等. 海洋环境钢筋混凝土腐蚀机理和防腐涂料研究进展[C]// 国际海洋与重防腐蚀涂料及涂装技术研讨会. 2008:62-67.
[2]诸葛赞. 海港钢筋混凝土码头防腐技术研究[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2014(33).
论文作者:韩涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/7
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 钢筋混凝土论文; 海洋环境论文; 混凝土结构论文; 氯离子论文; 涂层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;