胡亚琼
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摘要：混凝土中钢筋的锈蚀是引起钢筋混凝土结构失效的主要原因之一。概述了混凝土中钢筋腐蚀的机理，介绍了当前国内外发展和应用的钢筋保护技术。阐述了各种保护技术的优缺点，指出应该因地制宜地采用不同混凝土钢筋保护技术。
关键词：钢筋锈蚀；阻锈剂；混凝土
对于土木工程而言，21 世纪仍然是钢筋混凝土的时代。钢筋混凝土作为一种结构材料，广泛应用于桥梁、建筑物、高架桥、堤坝、海底隧道和大型海洋平台等各种建筑与土木工程结构物，成为现代社会发展进步的标志。但是，钢筋混凝土构筑物因耐久性问题产生的腐蚀破坏比比皆是，触目惊心，不仅造成重大经济损失，也给人们生命安全带来重大隐患，解决混凝土中钢筋的锈蚀问题一直是混凝土材料与工程技术开发的重要任务。
一、混凝土中钢筋腐蚀的机理
混凝土主要是由水泥、砂石和水经搅拌混合一定时间凝固后而形成的一种固液气三相体系。在混凝土的微孔中，与硅酸盐水泥的水化产物平衡的孔溶液，其pH 值可达13 左右，使钢筋的表面形成一层钝化膜。该保护膜使钢筋对腐蚀环境有一定的抵抗作用。但是，随着使用时间的延长，混凝土在大气中碳化，或因其他原因造成中性化，混凝土中的碱度会逐渐降低。当混凝土中的碱度降低到pH < 10 时，该钝化膜就会被破坏。如果混凝土曝露在腐蚀性介质环境中，如氯离子存在的环境中，当氯离子渗透达到钢筋表面，超过临界值后就会使钝化膜局部遭到破坏，从而导致钢筋腐蚀裂缝，进而引起混凝土保护层剥落，而保护层剥落和裂缝又会进一步引起钢筋锈蚀。
二、混凝土中钢筋的保护技术
为了防止或控制混凝土中钢筋的腐蚀，延长混凝土构筑物的使用寿命，人们对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀和防护机理的研究不断深入，发展了各种防止混凝土腐蚀破坏的技术。
1、阻锈剂技术
在混凝土中添加阻锈剂是防止或延缓混凝土中钢筋腐蚀的有效途径之一，事实上，混凝土孔溶液中的氢氧根离子就是有效的阻锈剂。外掺的钢筋阻锈剂通常是一种液态或粉末状的化学物质，掺量很小。阻锈剂通过在钢筋表面形成保护膜或促使保护膜形成来抑制电化学反应，从而有效地抑制钢筋的腐蚀，延长钢筋混凝土构筑物的使用寿命。一些矿物掺合料（如硅灰等）虽然也能提高对钢筋的保护能力，但不属于钢筋阻锈剂范畴。根据成膜种类的不同，阻锈剂可分为氧化膜（也称钝化膜）型阻锈剂、吸附膜型阻锈剂、沉淀膜型阻锈剂。根据化学物质种类的不同，阻锈剂可分为无机阻锈剂和有机阻锈剂钢筋阻锈剂具有以下优点：一次性使用且长期有效；施工简单、方便，省力；使用范围广泛，对氯盐环境特别有效。但是钢筋阻锈剂也具有一些局限性，例如不宜在酸性环境中使用，因其成分大都是化学物质，有些品种不适合于在饮用水系统中使用。此外，阻锈剂的效能与混凝土的质量关系密切。
2、高性能混凝土
保护混凝土中的钢筋实际上是保持混凝土保护层的性能，因此，提高混凝土保护层本身的性能是提高钢筋混凝土耐久性的有效措施。影响保护钢筋的混凝土耐久性的因素主要有混凝土的抗渗透性、电阻率、碱度、水灰比等。提高这些性能，就可以提高混凝土对钢筋的保护性能。当前，各种高性能混凝土材料的研究已经成为热点。在这些影响因素中，混凝土的抗渗透性能最为重要，高性能混凝土的发展，在配比上往往采用低水灰比技术路线。通常掺加高效减水剂降低水灰比，掺加矿物分体材料，减少水泥用量，提高混凝土密实度，降低体积收缩，提高抗氯离子渗透扩散能力，有效延长混凝土构筑物的使用寿命。高性能混凝土技术以整体材料性能的提升达到保护钢筋的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，提高混凝土性能还要减少结构混凝土尺寸，降低建筑物自重，从而降低基础工程成本。高性能混凝土仍然是混凝土结构材料的发展方向。
3、钢筋覆膜技术
所谓钢筋覆膜就是在钢筋表面包覆一层保护膜，隔离腐蚀介质与钢筋的直接接触，从而达到保护钢筋的目的。覆膜钢筋主要有包铜钢筋、镀锌钢筋和环氧覆膜钢筋。到目前为止，在结构混凝土中，镀锌钢筋和包铜钢筋已经很少使用，而环氧覆膜钢筋则得到了较广泛的工程应用。环氧膜层具有以下特点：①抗化学侵蚀，特别是抵御水溶性介质的侵蚀；②良好的物理性能；③与钢筋有良好的粘结性能。环氧覆膜钢筋的研究起源于美国，1973 年首次试用于桥面板，随后在英国也被接受和采用，其他国家也有研究和应用。该技术1990 年引入我国，在一些工程中得到应用。我国建设部也制定了环氧覆膜钢筋的产品标准。虽然环氧树脂覆膜使钢筋的造价高于普通钢筋，如果能有效防止钢筋的锈蚀，延长混凝土构筑物的使用寿命，按建筑物全生命周期计算，将大大降低成本。但是，实践中发现，现场钢筋工程中的运输、搬运、绑扎以及混凝土浇筑施工中难以完全防止环氧覆膜受到破坏，环氧膜的完整性遭到破坏后，在腐蚀环境中钢筋会在破坏处发生严重的局部腐蚀。所以，除了环氧覆膜的质量之外，对运输、装卸、存储过程和混凝土施工质量、人员素质和管理水平提出了严格的要求，这些因素影响了该项技术的发展。
4、混凝土电化学碱化技术
碳化混凝土的再碱化主要根据电化学和电渗原理，在钢筋与混凝土表面之间施加一个电场，在直流电的作用下，阴极钢筋处发生电化学反应，产生氢氧根离子，同时碳酸钠电解质向混凝土中钢筋渗透，逐渐恢复钢筋周围混凝土的高pH 值，达到防止钢筋锈蚀的目的。该维修技术是近几年针对混凝土中钢筋电化学锈蚀而发展起来的，操作较方便，没有环境污染，值得推广运用。
5、混凝土电化学除氯技术
电化学除氯技术是指在无需破坏原混凝土结构保护层的条件下，通过外加电场使进入混凝土保护层的氯离子迁移出，从而使已经活化开始锈蚀的钢筋表面重新钝化，是一种非破损型的钢筋混凝土修复新技术。电化学除氯技术最早在20 世纪70 年代中期由美国联邦公路局提出，从90 年代开始欧美发达国家开始投入大量人力、物力进行研究。我国在此方面的研究起步较晚，目前还没有掌握和在实际工程中应用这一技术[3电化学除氯的优点在于：无需破坏原混凝构保护层，处理时间短，可在4 ～ 6 周内完成；处理后无需再继续维护。其缺点有：有可能诱导或促进混凝土中的碱-集料反应；降低钢筋与混凝土之间的结合力；有钢筋表面发生析氢反应的风险。因此，电化学除氯不能应用于预应力钢筋混凝土结构。
本文对钢筋混凝土的腐蚀原因以及当前正在发展和使用的各种防护方法进行了分析讨论。可以看到，解决混凝土中钢筋锈蚀的问题可以有多种方法。高性能混凝土是一种最基本、最重要、也是最经济的技术路线。作为混凝土外加剂，钢筋阻锈剂可掺入混凝土中，因而是最简单有效的方法，目前正成为国内外研究的热点，同样也是适合我国国情的方法，前期投入不多而又有长期效果不同保护技术各具特点，也都有局限性，不同情况下最适用的技术并不相同。应该依据实际情况因地制宜进行选择。随着科学技术的发展和进步，人们对钢筋混凝土防腐技术的研究将不断深入，新的防腐技术将会不断被开发，钢筋混凝土的耐久性将不断提高。
参考文献：
[1]赵永生，黄新.钢筋混凝土阴极保护技术应用综述[J].商品混凝，2006，（6）：
[2]杨建森，何党庆.钢筋混凝土中钢筋腐蚀的化学机理与防腐措施[J].宁夏大学学报（自然科学版），2001，22（3）：288
[3]马新伟，邙静哲，范征宇.钢筋阻锈剂的新发展[J].低温建筑技术，2004，（6）：7
[4]柳俊哲，单炜，张玉富.亚硝酸盐在钢筋混凝土中的研究与进展[J].低温建筑技术，2004，（5）：7
[5]赵善芬.钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施[J].华南港工，2006，6（2）：53
[6]王智，黄煜镔，王绍东.当前国外混凝土耐久性问题及其预防措施综述[J].混凝土，2000，（1）：52
论文作者:胡亚琼
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/3/31
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 技术论文; 钢筋混凝土论文; 锈蚀论文; 电化学论文; 保护层论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;