海港工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理與防腐對策

徐軍

（上海三航奔騰建設(shè)工程有限公司，上海 200000）

目前，我國的海港建設(shè)正處在一個快速發(fā)展的時期。同時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施也是當(dāng)前使用最為廣泛的構(gòu)筑物之一。隨著我國海洋開發(fā)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，需要建設(shè)的海港工程也正在日益的增加，尤其是一些臨海的工程，例如港灣碼頭、海洋跨洋大橋以及以旅游為目的建造的人工島等。除此之外，我國在六、七十年代建設(shè)的很多碼頭和海港的很多設(shè)施已經(jīng)被海水大面積的腐蝕，嚴(yán)重影響了使用率，同時也給設(shè)施的安全性造成了負(fù)面的影響。這些已經(jīng)建好的和正在建設(shè)的建鋼筋混凝土設(shè)施亟需良好的腐蝕控制，而且這也已經(jīng)是技術(shù)方面的問題，更是關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)的長期發(fā)展。

1 海港工程中鋼筋混凝土被腐蝕破壞的一些特征

首先，鋼筋混凝土的斷面損失嚴(yán)重；砼中鋼筋銹蝕分為局部腐蝕和全面腐蝕兩種，但是在實(shí)際情況中最為常見的是局部腐蝕，進(jìn)而造成鋼筋混凝土斷面嚴(yán)重?fù)p失，當(dāng)這種損失達(dá)到極限時就會導(dǎo)致構(gòu)件的嚴(yán)重?fù)p壞。

其次，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的順鋼筋開裂；雖然鋼筋混凝土的地抗壓性能十分優(yōu)越，但是其抗折抗裂性卻存在著一定的缺陷，特別是在鋼筋混凝土保護(hù)層厚度缺乏時，在這種情況下，會導(dǎo)致鋼筋混凝土的銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹，使鋼筋表面發(fā)生混凝土順鋼筋開裂。

第三，“握裹力”的下降和喪失；當(dāng)鋼筋混凝土逐漸開裂后，由于裂縫的逐漸變寬，導(dǎo)致砼與鋼筋之間的粘結(jié)力也逐漸的變小，同時滑移增大，進(jìn)而使構(gòu)件原有的形狀發(fā)生改變。當(dāng)“握裹力”喪失或降低到一定限度時，就會導(dǎo)致局部或整體失效。

第四，鋼筋混凝土應(yīng)力腐蝕斷裂；當(dāng)混凝土鋼筋處于較大的應(yīng)力狀態(tài)下，在遭受腐蝕時極有可能隨時發(fā)生突然的斷裂。

2 海港工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被腐蝕的機(jī)理探討

2.1 混凝土腐蝕

長期的暴露在海水和空氣的環(huán)境中是造成砼腐蝕破壞的主要因素，尤其是在海水環(huán)境中其物理和化學(xué)成分復(fù)雜，再加上空氣的不斷氧化作用，導(dǎo)致砼內(nèi)的某些成分發(fā)生反應(yīng)、溶解和膨脹，進(jìn)而使自身的工作能力降低以及原有的性質(zhì)發(fā)生改變。最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的失效。分析其原因可以總結(jié)如下：

首先，凍融破壞；目前我國使用最為廣泛的混凝土材料其本身具有多毛細(xì)孔多孔體，在外界環(huán)境不斷變化的情況下，尤其是外界溫差的變化，會導(dǎo)致吸水飽和的混凝土孔隙中的水會在內(nèi)部結(jié)冰膨脹，進(jìn)而使混凝土開裂和剝落。其次，混凝土結(jié)構(gòu)的碳化；當(dāng)砼長期暴露于環(huán)境中的酸性氣體（如二氧化碳），致使大量的酸性氣體滲透到砼中，造成長期的積累，并與砼中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳化作用常常會導(dǎo)致砼的脆性增大，也會增砼中鋼筋的脫鈍。

再次，堿-集料反應(yīng)；在鋼筋混凝土的水泥中堿和集料中的活性成分常常發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致硅膠體吸水，進(jìn)而產(chǎn)生膨脹壓力，導(dǎo)致砼開裂的過程被稱為堿-集料反應(yīng)。砼結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生堿-集料反應(yīng)則會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這些裂縫會加速空氣、水、二氧化碳等介質(zhì)的侵入，進(jìn)而對砼的破壞力增加。

2.2 鋼筋腐蝕

由于砼中的鋼筋一般是處在高堿的環(huán)境中，這樣就會在鋼筋的表面形成一層鈍化膜，這層致密的鈍化膜主要是保護(hù)鋼筋避免腐蝕。但是，當(dāng)鋼筋表面的這層保護(hù)膜被腐蝕后，就會產(chǎn)生破壞性的膨脹力，使鋼筋周圍砼承受的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而使鋼筋結(jié)構(gòu)的保護(hù)層逐漸被剝落。造成鋼筋鈍化膜破壞主要有砼的碳化以及氯離子的侵蝕。

首先，混凝土的碳化；這并不是造成鋼筋腐蝕的最主要因素，這是因為海港工程中使用的混凝土結(jié)構(gòu)表面的保護(hù)層很厚，由于碳化引起的砼堿度降低，造成鋼筋表面鈍化膜的破壞不足以造成嚴(yán)重的腐蝕。其次，氯離子的侵蝕；由于海水中廣泛存在有氯鹽，使其成為導(dǎo)致腐蝕最為常見和危險的介質(zhì)。因此，氯鹽腐蝕是砼破壞的最主要因素之一。

3 海港工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐的技術(shù)措施

3.1 鋼筋混凝土表面防腐措施

首先，內(nèi)摻鋼筋阻銹劑；根據(jù)大量的實(shí)踐證實(shí)，鋼筋腐蝕已然成為影響鋼筋混凝土耐久性的關(guān)鍵因素。而且也有大量的實(shí)踐經(jīng)驗說明，鋼筋阻銹劑能夠有效的防止和減緩鋼筋銹蝕，而且其花費(fèi)小，效果明顯，在海港工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐中得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，海港工程中的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，其陰、陽極的反應(yīng)都是在鋼筋的電解質(zhì)面上發(fā)生的，若能有效的控制一方反應(yīng)的進(jìn)行就能有效的控制腐蝕的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。而這種向混凝土中添加一些化學(xué)物質(zhì)就是應(yīng)用阻止其一方反應(yīng)的發(fā)生來達(dá)到保護(hù)鋼筋結(jié)構(gòu)被腐蝕。

其次，涂料涂裝保護(hù)；對鋼筋表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐苛?，同樣可以阻止或是減緩海水中腐蝕離子的進(jìn)入。除此，涂料也起到了一定的裝飾效果。但是，在實(shí)際中，必須要解決涂層中物質(zhì)的耐堿性以及附著力兩個問題。在選擇涂料時，應(yīng)該挑選具有低粘度和高滲透能力的。高滲透的涂料可以起到封閉混凝土孔隙和提高后續(xù)涂層附著力的作用，是混凝土表面涂裝保護(hù)的關(guān)鍵和質(zhì)量控制步驟。

3.2 混凝土的基本防護(hù)措施

我們可以用現(xiàn)有的技術(shù)手段來提高對砼的基本防護(hù)，可以考慮從從設(shè)計、施工、制作等方面提高砼自身的防護(hù)性能。考慮到混凝土自身的高堿性，因此，科學(xué)合理的設(shè)計、施工的優(yōu)質(zhì)混凝土保護(hù)層可以有效的阻止外界環(huán)境介質(zhì)的滲透。因而，有效的提高混凝土本身對鋼筋的防護(hù)才是最具有經(jīng)濟(jì)性和有效性的措施?？梢圆扇∫韵麓胧汉侠淼脑O(shè)計砼結(jié)構(gòu)，砼結(jié)構(gòu)形式本身具有一定的防腐作用，例如構(gòu)件截面幾何形狀應(yīng)簡單、減少棱角以及突變等；采用高性能的混凝土，高性能混凝土本身具有相對較好的高耐久性和高穩(wěn)定性。從實(shí)際中的應(yīng)用可以看出高性能混凝土可顯著提高砼護(hù)筋性能，達(dá)到延長其使用壽命的目的。

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