钢筋混凝土的腐蚀与预防措施

钢筋混凝土的腐蚀与预防措施摘要：钢筋混凝土结构构的耐久性问问题一直没有有得到很好的的解决,为此这方面面的研究日益益受到重视,外界恶劣环环境的侵蚀,会使混凝土土保护层受损损、开裂和剥剥落,从而使混凝凝土内的钢筋筋产生锈蚀,降低构件的的耐久性和结结构的安全性性,特别是沿海海地区的地下下混凝土结构构中的钢筋锈锈蚀更为严重重。本文提出出了钢筋混凝凝土的腐蚀机机理和防腐技技术，并介绍绍了相应的防防护措施,以提高钢筋筋混凝土的耐耐久性。关键词：钢筋混混凝土；腐蚀蚀；防腐技术术；预防措施施概述钢筋混凝土结构构是目前应用用较广的结构构形式之一。随随着建筑物的的老化和环境境污染的加重重，钢筋混凝凝土结构耐久久性问题越来来越引起国内内外广大研究究者的关注。在在第二届国际际混凝土耐久久性会议上，Mehta教授指出："当今世界混混凝土破坏原原因，按递减减顺序是：钢钢筋腐蚀、冻冻害、物理化化学作用"。他明确地地将"钢筋腐蚀"排在影响混混凝土耐久性性因素的首位位。而来自海海洋环境的氯氯盐和用于化化冰雪的除冰冰盐，又是造造成钢筋腐蚀蚀的主要原因因。美国1984年报道，仅仅就桥梁而言言，57.5万座钢筋混混凝土桥，一一半以上出现现钢筋腐蚀破破坏，40%承载力不足足和必须修复复与加固处理理，当年的修修复费为54亿美元；1988年报道，钢钢筋混凝土腐腐蚀破坏的修修复费，一年年要2500亿美元，其其中桥梁修复复费为1550亿美元（是是这些桥初建建费用的4倍）。加拿拿大早期大量量使用除冰盐盐，使钢筋混混凝土桥梁等等破坏严重。欧欧洲、澳大利利亚、海湾国国家等，都有有以氯盐为主主的钢筋腐蚀蚀破坏问题，其其中英国修复复费为每年50亿英镑。韩韩国曾发生一一系列建筑物物破坏、倒塌塌事件，其中中很多也与"盐害"有关。在我我国已经发现现许多海港码码头的混凝土土梁、板使用用不到10年已普遍出出现顺筋锈胀胀开裂、剥落落。北京、天天津的许多立立交桥，因为为冷天撒盐化化冰雪也日益益暴露出严重重的钢筋腐蚀蚀问题，不得得不斥巨资修修复。钢筋混凝土腐蚀蚀机理的分析析2.1硫酸盐盐对混凝土腐腐蚀作用机理理Na22SO4,MMgSO4等硫酸盐与与混凝土中水水泥的水化产产物Ca(OHH)2反应生成:1)钙钙矾石(3CaO•Al2O3•3CaSOO4•31H2OO),一种针状结结晶体,固相体积是是原来的1.5倍,由于是在固固化了的混凝凝土中发生反反应。因此,在混凝土内内形成膨胀应应力而引起混混凝土结构的的破坏。2)MMg(OH))2,一种白色松松软的不定形形物质,会使水泥浆浆体的结构遭遭到破坏。3)氯氯化钙和石膏膏,其溶于水后后会造成混凝凝土的浸析增增加。4)硅硅酸镁水化物物,其与硅酸钙钙水化物的取取代反应会使使混凝土强度度下降。2.2氯离子子对钢筋的腐腐蚀作用机理理混凝土土在水化作用用时,水泥中氯化化钙生成氢氧氧化钙,使混凝土中中含有大量的的OH-,使pH值一般可达达到12~144,钢筋在这样样的高碱环境境中,表面容易生生成一层致密密的钝化膜。研研究结果表明明,这种钝化膜膜能阻止钢筋筋的锈蚀,只有这层膜膜遭到破坏后后,钢筋才开始始锈蚀。破坏钝化膜钝化膜膜只有在高碱碱性环境中才才是稳定的。当pH值小于一定的数值时,就会难以生成钝化膜或已经生成的会逐渐受损。Cl-进入混凝土中并到达钢筋表面,局部钝化膜开始破坏,发生钢筋腐蚀。氯离子导电作作用由于混混凝土结构中中氯离子的存存在,降低了阴极极、阳极间的的电阻,强化了离子子通路,提高了腐蚀蚀电流的效率率,从而加速了了钢筋的电化化学腐蚀过程程。形成腐蚀电流流Cl--对钢筋表面面钝化膜的破破坏,使某些部位位露出铁基本本体,与尚完好的的钝化膜区域域之间构成电电位差。大面面积的钝化膜膜区作为阴极极发生还原反反应,铁基体作为为阳极而受到到腐蚀。腐蚀蚀由局部开始始逐渐在钢筋筋表面扩展。氯离子的阳极极去极化作用用加速阳阳极过程者,称做阳极去去极化作用,Cl-具有这样的的作用:阳极:Fe—2e=Fee2+,Cll-与Fe2+相遇生成FeCl22,使Fe2+消失,从而加速阳阳极反应。但但是FeCl2是可溶的,在向混凝土土内扩散遇到到氢氧根离子子发生反应,最后可氧化化成铁的氧化化物。在这个个过程中,Cl-只起“搬运”作用,而不被“消耗”。因此,混凝土中的Cl-会周而复始始的起破坏作作用。与水泥的作用用对钢筋的锈锈蚀影响在一定定的条件下,氯盐可与水水泥中的铝酸酸三钙生成不不溶性“复盐”,可以降低Cl-含量,同时降低硫硫酸盐与铝酸酸三钙作用而而发生“膨胀”破坏。但当当混凝土的碱碱度降低时,“复盐”会分解重新新释放出Cl-,对钢筋产生生腐蚀。3钢筋混凝土土防护措施通过上上面腐蚀机理理的分析,要提高钢筋筋混凝土的耐耐久性就要做做到:保持混凝土土的高碱度;提高混凝土土的密实度,增强抗渗能能力;控制SO42--,Cl-的含量。3.钢筋在盐盐环境中的防防腐技术3.1防腐腐技术研究防腐技技术的目的，在在于使结构物物从投入使用用，到内部的的钢筋开始锈锈蚀的时间尽尽可能的接近近设计寿命。要要想完全避免免Cl－的腐蚀，最最理想的方法法就是从根本本上保证混凝凝土与氯盐环环境隔绝，事事实上这是不不可能的。重重要的是如何何有效地控制制氯盐的总量量，使之限定定在规定的范范围之内。依依据钢筋在氯氯盐环境中的的电化学行为为的研究结果果和腐蚀机理理，认为凡是是能够有效的的阻止混凝土土PH值下降、保保证钢筋界面面上的钝化膜膜不活化、维维持界面双电电层的电位恒恒定、避免钢钢筋表面去极极化的发生，就就能够有效地地控制腐蚀的的发生，也即即防腐技术。本本文就防腐技技术归纳如下下：（1）混凝土中中Cl－总量限定定值所谓“限定定值”是指混凝土土中所允许的的最大值。研研究表明，Cl－的总量限限定值应小于于0.18％（普通混混凝土水泥重重量百分比），折折合为0.55kkg／m3，该值相当当于美国（ACI）的限定值值，比日本土土木学会的规规范值低8％，研究结结果与美、日日发达国家规规范值基本上上是一致的。此此外Cl－的总量还还直接影响着着其在混凝土土中的扩散速速率，扩散过过程可用下列列方程描述：：（2）可利用正正态分布求出出。这样，利利用扩散方程程可以将Cl－扩散与使使用年限建立立起关系，进进而据此进行行混凝土耐久久性设计或检检验评估，同同时也确定了了扩散速率与与Cl－浓度的关关系。（3）限定定钢筋界面的的电流密度和和酸碱度限定钢筋界界面的电流密密度是保证电电位恒定的基基本指标，即即钢筋界面保保护膜钝化状状态向活化状状态转化的临临界值。该临临界值不小于于10A／cm2.而强碱性则则是钢筋界面面保护膜的最最佳环境条件件，酸碱度的的最佳值不小小于11.5..（4）限定定混凝土裂缝缝宽度和水胶胶比混凝土裂缝缝使腐蚀介质质通过混凝土土保护层，进进入到钢筋表表面。必须对对混凝土保护护层裂缝的宽宽度加以限制制，对高性能能混凝土裂缝缝的限定值为为0.2mmm.对普通混凝凝土该值要适适当减小。而而对混凝土本本身要减小Cl－的扩散速速度，必须减减小混凝土的的渗透性，控控制混凝土渗渗透性最有效效的方法是控控制其水胶比比，一般限制制在0.35～0.45..3.2水泥和骨骨料材料的选选择水泥是是配置抗腐蚀蚀混凝土的关关键原料。为为提高混凝土土抗SO42-腐蚀性和抗抗裂性能,选用含C3A、碱量低的的普通硅酸盐盐水泥和坚固固耐久的洁净净骨料。并控控制水泥和骨骨料中Cl-的含量;要重视单方方混凝土中胶胶凝材料的用用量和混凝土土骨料的级配配以及粗骨料料的粒形要求求,并尽可能减减少混凝土胶胶凝材料中的的硅酸盐水泥泥用量。3.3掺入高高效活性矿物物掺料活性矿矿物质掺料中中含有大量活活性SiO2及活性Al2O3。由于现在在水泥产品的的细度减小、活活性增加,使得水化反反应加速、放放热加剧、干干燥收缩增加加,导致混凝土土温度收缩和和干缩产生的的裂纹增加。将将二级粉煤灰灰,S95级矿粉复合合掺入混凝土土中,可以减少热热开裂,提高抗渗性,降低混凝土土中钙矾石的的生成量。3.4掺入高高效减水剂一般情情况下,材料的组合合与配合比中中对混凝土抗抗渗性最具影影响力的因素素是水灰比。因因此在保证混混凝土拌合物物所需流动性性的同时,应尽可能降降低用水量。加加入减水剂可可以使水泥体体系处于相对对稳定的悬浮浮状态,在水泥表面面形成一层溶溶剂化水膜,同时使水泥泥在加水搅拌拌中絮凝体内内的游离水释释放出来,达到减水的的目的。天津津地铁2号线的具体体施工中掺入入了DF-6缓凝高效减减水剂,以降低水灰灰比,增加混凝土土的密实性。3.5掺加防腐腐剂针对地地下水同时含含SO42--,Cl-,,采用SRA-1型防腐剂,可以将水泥泥抗硫酸盐极极限浓度提高高到1500mmg/L。因为,其中的SiO2与水泥的水水化产物氢氧氧化钙生成水水化硅酸钙凝凝胶,降低硫酸盐盐腐蚀速度;次水化反应应也减少氢氧氧化钙的含量量,降低液相碱碱度,从而减少了了硫酸根离子子生成石膏的的钙矾石数量量,减缓了膨胀胀破坏。同时时它还相对降降低水泥中铝铝酸盐的含量量,它的氯离子子渗透系数为为抗硫酸盐水水泥的0.1,为普通硅酸酸盐的0.5,所以SO42-和Cl-并存时,它更有利于于抵抗盐类腐腐蚀。4.预防措施（1）严把把检测关、增增厚保护层建议质检部部门把“新拌砂浆法”和“硬拌砂浆法”作为工程质质检的必测过过程。使原材材料中所含氯氯盐总量控制制在限定值之之内。而仅仅仅靠自身带入入的氯离子不不足以造成钢钢筋的锈蚀。在在此基础上适适当提高保护护层的厚度。大大量工程实践践和试验表明明，处于氯盐盐环境中的混混凝土表面12mm深度内的氯氯离子浓度远远远高于25～50mm深度范围。因因此在氯盐环环境中的工程程，混凝土保保护层的厚度度应不小于38mm，最好是不不小于50mm，考虑到施施工偏差，设设计保护层厚厚度应选择65mm..（2）优选选原材料和阻阻锈剂在选择水泥泥时尽量选择择矿渣、火山山灰、粉煤灰灰水泥。这些些水泥中的水水泥石Ca（OH）2含量低，能能够预防氯盐盐对水泥石的的溶解和溶出出，并防止氯氯盐与水泥石石发生碱集料料反应，生成成低强度、低低胶结力的膨膨胀盐，以及及由此产生的的混凝土松散散、露骨和脱脱落。粗骨料料应尽量选择择高碱性的碳碳酸岩碎石，它它一方面能与与水泥有高强强度的胶结力力，另一方面面能形成高碱碱性的环境，使使钢筋界面的的钝化膜长期期处于钝化态态。细骨料要要尽量采用河河砂以防止海海砂带入氯盐盐。在此基础础上优选适合合于工程特点点的钢筋阻锈锈剂，建议使使用NaNO2复合型阻锈锈剂，这种碱碱性阻锈剂在在碱性环境中中可生成Fe3O4氧化膜，阻阻止Cl－离子对钢钢筋的腐蚀。（3）采用用三组分胶结结材料及涂层层降低腐蚀介介质在混凝土土中的渗透性性，是防止Cl－进入钢筋筋表面最直接接的方法之一一。通常采用用的方法是在在混凝土中掺掺加一定量的的微硅粉、粉粉煤灰或磨细细矿渣。水泥泥、微硅粉、粉粉煤灰称为三三组分胶结材材料。三组分分材料制成的的混凝土，具具有极低的渗渗透性并具有有很高的抗Cl－渗透能力力，同时具有有低热、经济济等优点。微微硅粉可以提提高混凝土的的耐磨性，微微硅粉和粉煤煤灰能有效降降低活性集料料含量及总碱碱量，从而避避免碱集料反反应发生。此此外混凝土表表面涂层是防防止钢筋锈蚀蚀的第一道防防线。混凝土土表面的涂层层能在一定时时期内有效防防止腐蚀介质质浸入，但因因其使用寿命命的限制，而而不能广泛使使用。目前与与混凝土寿命命匹配的水泥泥基聚合物涂涂层、砂浆层层成为混凝土土表面保护层层的首选。（4）禁止止使用含氯盐盐的融雪、化化冰剂对于已成型型的结构物而而言最重要的的是禁止在结结构物表面直直接接触氯盐盐。我国长江江以北地区喷喷洒氯盐融雪雪化冰的势头头有增无减，因因此有必要建建立一套关于于融雪化冰剂剂的检测规程程和技术标准准，授权于相相关质检部门门对市场上的的所有融雪剂剂进行强制性性检查，合格格者进入市场场，CI－超标者禁禁止进入市场场。5.结语（1）混凝土中中的钢筋锈蚀蚀已构成影响响钢筋混凝土土结构物耐久久性的最主要要原因，给世世界各国造成成了巨大损失失。必须认识识到防腐技术术和预防措施施的紧迫性。（2）以氯盐作作为融雪、破破冰剂的屡禁禁不止，是导导致结构物过过早破坏的直直接原因。有有关部门必须须把预防钢筋筋锈蚀的具体体措施落实到到实处。如能能将钢筋锈蚀蚀快速试验方方法应用到每每一个工程施施工的全过程程，将给防腐腐技术带来一一次革命，必必将带来巨大大而又长远的的经济效益。为提高混凝土的的耐久性,选用了优质质原材料,除水泥、水水和骨料,并掺入了足足够数量的矿矿物集料和高高效减水剂,这样就减少少了水泥用量量、混凝土内内部空隙率以以及体积收缩缩;并结合施工工天气,加强施工各各环节控制,提高了其耐耐久性。但是是混凝土是水水泥、砂、石石、水等多成成分构成的一一种性能多样样化的材料,其性能不仅仅与组成材料料有直接关系系,而且还与施施工技术,所处环境及及维护条件等等因素有关。虽虽然目前国内内外已经在受受腐蚀钢筋混混凝土结构的的性能方面开开展了一些研研究，做了不不同腐蚀情况况下钢筋混凝凝土受弯构件件、大小偏心心受压构件、钢钢筋与混凝土土粘接试件的的试验等，并并进行过一些些有限元分析析，得出了构构件承载力和和变