論建筑物鋼筋混凝土腐蝕的原因及其防護措施

摘要 鋼筋混凝土結構是目前應用較廣的結構形式之一。隨著結構的老化和環(huán)境污染的加重，鋼筋混凝土結構耐久性問題越來越引起國內外廣大研究者的關注。混凝土中的鋼筋銹蝕已構成影響鋼筋混凝土結構物耐久性的最主要原因，給世界各國造成了巨大損失。必須認識到防腐技術和預防措施的緊迫性。

關鍵詞：鋼筋混凝土；腐蝕；危害；修補

鋼筋的腐蝕過程是一個電化學反應過程，混凝土孔隙中的水分通常以飽和的氫氧化鈣溶液形式存在，其中還含有一些氫氧化鈉和氫氧化鉀，PH值約為12.5。在這樣強堿性的環(huán)境中，鋼筋表面形成鈍化膜(nFe203 mH20)，阻止鋼筋進一步腐蝕。因此，施工質量良好、沒有裂縫的鋼筋混凝土結構，鋼筋基本上也能不發(fā)生腐蝕。但是，當由于各種原因，鋼筋表面的鈍化膜受到破壞，成為活化態(tài)時，鋼筋就容易腐蝕。

1、鋼筋混凝土腐蝕原因的分析

鋼筋與混凝土是兩種互為依托的復合結構材料，在正常情況下經久而不會損壞。因為在pH≥12.6的混凝土包裹下的鋼筋是不會腐蝕的；pH<11.5(臨界值)時，鋼筋表面的鈍化膜就不穩(wěn)定；當pH<9.88時，鈍化膜完全破壞。

(1)混凝土與鋼筋本身存在缺陷混凝土是一種多孔性的易脆材料；因水化放熱，凝固干縮而產生裂紋，有害物質就可經由最短的路徑直接進入混凝土中，使鋼筋表面環(huán)境的pH值降至9以下。鋼筋自身的不均勻性和活潑性，使之容易接受介質的腐蝕。這是鋼筋混凝土腐蝕的內因。

(2)化學介質的腐蝕腐蝕鋼筋混凝土的化學介質主要有碳酸性和氯化物，其次是硫酸鹽的侵蝕。環(huán)境中的CO2氣體通過多孔性混凝土的毛細管滲入，可使孔液的pH值降低到8.3左右，當碳化深度到達鋼筋表面時，鋼筋從鈍化狀態(tài)進入活化狀態(tài)，引起鋼筋銹蝕膨脹，混凝土順筋開裂。杭州灣海域的氯化物在1.36％，電阻率62.2Ω·cm，當C1－到達鋼筋表面pH值會由腐蝕產物Fe2+的水解而降低，在極端條件下，陽極閉塞區(qū)的pH值可以達到3.5左右，腐蝕速度高達1175mm/a，這是鋼筋混凝土腐蝕的外因。

2 對腐蝕的表面處理方法

表面處理包括除銹和控制鋼材表面粗糙度。常用的除銹作法是采用手工工具或機械處理、噴砂處理、化學劑處理等。根據本工程特點，勁性鋼柱采用手工除銹，質量滿足要求；對場外露天堆放的勁性鋼柱，由于本身表面銹蝕程度較輕，且交叉疊放，數量較大，若馬上進行表面處理，不僅需租借吊車進行翻轉，且場地有限，工作量相當大，勢必得不償失，故暫不給予除銹處理，待以后復工安裝時再行處理。

3 防護措施

3.1 改變傳統(tǒng)觀念

鋼筋混凝土腐蝕的內因是混凝土本身的多孔性和脆性，又存在干縮裂紋；腐蝕的外因是介質的逐漸侵入，改變了鋼筋環(huán)境。這種侵入的過程要有幾年時間。針對腐蝕的內因首先要改變混凝土裂紋“難免論”和存在裂紋“無害論”，著眼于提高混凝土的致密性和耐久性，應改變傳統(tǒng)的高強度追求，高強度是提高水泥標號、降低水灰比增加級配中的水泥量，要從這種傳統(tǒng)思路中解脫出來。

3.2 克服不作為職務觀念

“職務任期之內不出明顯的工程質量事故就完事了，何必管它50年100年呢”，“投資工程建設施工驗收合格就完成任務了，至于腐蝕大修是生產成本的事”。持這種觀念的也許是少數當事者，筆者把他稱謂“不作為職務”，這是由于體制、機制上的不完善，一些技術規(guī)范、規(guī)程相對滯后而造成的。國務院279號令要求執(zhí)行“全壽命責任制”，因此．提高認識，克服不作為職務觀念，應當列為防腐蝕工程的重要原則。

3.3 努力攻克高性能混凝土的技術關鍵

20世紀80年代末90年代初出現高性能混凝土(HPc)之后，各國投入了大量的研究，我國也投資了數百萬元開展“高強與高性能混凝土”課題研究。2000年12月，國家交通部頒發(fā)的行業(yè)標準中把高性能混凝土列入《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》[JT J275—2000]。目前世界上已有許多大的基礎設施工程應用了高性能混凝土。

4 鋼筋銹蝕的修補與結構加強

工程重新開工時，應先將原澆筑的1m高低強度混凝土鑿掉。對于靠近樓面原銹蝕較嚴重的基腳處鋼筋，應經檢測修補并予以結構加強。

4.1 銹蝕檢測

基腳鋼筋經全面除銹后采用抽樣直接觀察法來測定銹蝕程度。具體作法為：利用游標卡尺量測鋼筋的剩余直徑、銹蝕深度、長度及銹蝕物的厚度，用軟尺量測鋼筋的剩余周長。量測鋼筋的剩余直徑和剩余周長前，應對鋼筋除銹至露出金屬光澤。

4.2 鋼筋修補

(1)根據測定的鋼筋銹蝕程度，計算鋼筋有效面積的減少量，從而確定增焊補強鋼筋的相應面積。在確定補強鋼筋時，鋼筋應適量加粗10％～15％，預留出一定的強度儲備。

(2)鑿除原結構墻柱頂面混凝土，深度至少超過受嚴重銹蝕需補強鋼筋部位以下10d(d為原鋼筋與增焊補強鋼筋直徑最大者)，并對需增焊鋼筋的整個搭接長度范圍內的原鋼筋表面的水泥砂漿、混凝土、鐵銹等進行徹底清除。

(3)用補強鋼筋與原鋼筋兩端以10d分別進行搭接焊。

(4)對于個別整根鋼筋需加強或替換的應予以通長加強或替換，需特別注意接頭應符合有關規(guī)范要求。

4.3 混凝土修補

(1)對于表面有油污的混凝土，應用丙酮清洗。

(2)對于表面有被鋼筋銹水污染的混凝土，可采用酸液清洗進行化學除銹，也可將其修鑿干凈，用與原結構混凝土成分相同的水泥砂漿(當污染較淺時)或比原結構混凝土高一等級的細石混凝土(修鑿較澡時)抹壓密實平整。

4.4 結構自身加強

由于銹蝕表面鈍化層被破壞的除銹鋼筋在混凝土中抗腐蝕能力大大降低，因此在續(xù)建施工本層結構柱墻時，應采取必要的預防加強措施，以提高結構自身的抗腐蝕能力。

(1)經設計單位同意，該層柱截面尺寸、墻體厚度均增加20mm，以加大鋼筋的保護層厚度10mm(凈截面尺寸均不變)。

(2)在原鋼筋除銹補焊加強后和新混凝土澆筑前，對基腳銹蝕較嚴重的鋼筋表面涂刷一層亞硝酸鹽溶液，并在新澆筑混凝土中摻加水泥重量1％的亞硝酸鈉鋼筋阻銹劑，以起延緩鋼筋銹蝕的作用，提高混凝土的密實性和強度。

(3)在澆筑混凝土前，用壓力水沖洗原混凝土表面，使原混凝土浸水充分飽和(約需濕潤12h)，但不得積水。

(4)為盡量提高該層墻柱混凝土的密實度，每立方米混凝土中的水泥用量應大于350kg，骨料級配為二級，砂率大干38％，水灰比小于0.5，并摻入減水劑和加氣劑，使混凝土有一定的抗?jié)B功能。

目前因各種原因停建、緩建的鋼筋混凝土工程項目為數不少，采取既經濟又有效的維護措施，確保工程結構的安全，應當引起足夠重視。對計劃長期停工的工程，在停工時應對停建的鋼筋混凝土工程在管理、設計、施工等方面切實采取防護措施，才能確保續(xù)建工程的結構安全。