鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的防治措施

王猛

【摘 要】 鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性影響極大?；炷猎诙喾N因素作用下，鋼筋因原先在堿性介質(zhì)中生成的鈍化膜被破壞而漸漸失去保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，生成的鐵銹體積比被腐蝕掉的金屬體積大 3～4 倍，使混凝土保護(hù)層沿鋼筋縱向開裂，而裂縫一旦產(chǎn)生，鋼筋銹蝕速度大大加快，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力與可靠性劣化的速度大大加快，有的甚至發(fā)展到鋼筋銹斷，危及結(jié)構(gòu)的安全。本文是作者簡單介紹了幾種防治措施，以供同行交流與學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】 鋼筋混凝土 鋼筋銹蝕 防治措施

混凝土耐久性是指混凝土在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)，在正常維護(hù)下，必須保持適合于使用，而不需要進(jìn)行維修加固，即指混凝土在抵抗周圍環(huán)境中各種物理和化學(xué)作用下，仍能保持原有性能的能力。影響鋼筋銹蝕的因素很度多，主要包括四個(gè)方面：氯離子的侵蝕作用、混凝土的中性化、環(huán)境對銹蝕的影響、施工對鋼筋銹蝕的影響等。鋼筋銹蝕不僅能削減截面面積，使構(gòu)件承載能力下降，還會降低鋼筋與混凝土的握裹力，影響兩者共同工作的性能。同時(shí)，由于鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護(hù)層破裂，甚至脫落，從而降低了結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性能，嚴(yán)重的甚至影響結(jié)構(gòu)的安全性能。

1 使混凝土有較高的密實(shí)度

首先應(yīng)從選擇混凝土最佳配合比入手，并應(yīng)盡量降低水灰比。為此采用各種減水劑，特別是近年來發(fā)展起來的高效減水劑。其次摻入硅灰也可提高混凝土的密實(shí)性。由于硅灰粒徑極細(xì)，摻入混凝土后能改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使原來開放的孔變成封閉的微孔，因而可提高混凝土的密實(shí)度，降低其透水性及透氣性。但摻硅灰時(shí)必須同時(shí)摻入高效減水劑，否則將增大混凝土的。需水量或嚴(yán)重影響混凝土的和易性。另外，施工中加強(qiáng)質(zhì)量管理，改善混凝土的施工操作方法，在混凝土施工中，應(yīng)該按規(guī)定的時(shí)間與數(shù)量檢查混凝土組成材料的質(zhì)量與用量，在攪拌地點(diǎn)及澆筑地點(diǎn)要檢查混凝土拌合物的坍落度或維勃稠度，應(yīng)當(dāng)攪拌均勻、澆灌和振搗密實(shí)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，確?；炷恋拿軐?shí)度。

2 增加保護(hù)層的厚度

適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層厚度，避免保護(hù)層開裂，能防止在使用期內(nèi)碳化到鋼筋表面，并能阻止腐蝕介質(zhì)滲到鋼筋表面，這是保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的重要措施。一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度應(yīng)大于50年的碳化深度。GB5020422002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求對涉及混凝土結(jié)構(gòu)安全的重要部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)實(shí)體檢測，其中包含鋼筋保護(hù)層厚度的檢測。

3 慎重采用速凝劑

在混凝土中摻入鹽類（如CaCl2，使混凝土具有速凝、快硬作用。但易引起鋼筋的銹蝕，對于蒸養(yǎng)混凝土尤甚。當(dāng)混凝土中摻有18%的NaCl時(shí)，無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋的破壞作用會增加到100倍。當(dāng)混凝土密實(shí)性不良，保護(hù)層甚薄，由于外界空氣和水分的侵入，其銹蝕會劇烈加快。

4 限制鋼筋中有害元素硫的含量

因硫與鐵和錳生成硫化物，它在合金中呈現(xiàn)單獨(dú)的陰極的相而存在，因此使合金產(chǎn)生更多的微電池。此外，含硫的金屬區(qū)域上生成膜，其保護(hù)性能低于其它表面上的膜。當(dāng)鋼筋與具有泛酸型侵蝕作用的環(huán)境水接觸時(shí)，硫的危害更為顯著，并且能增加鋼筋———碳素鋼晶粒間腐蝕的傾向。

5 鋼筋表面鈍化處理

鋼筋表面上的氧化薄膜在一定條件下具有保護(hù)作用。由于普通水泥混凝土的水膜層具有強(qiáng)堿性，對鋼筋能起到一些鈍化作用，但由于直接粘附在鋼筋上的水泥沙漿層起碳化作用，當(dāng)PH值降低到小于9-9.5時(shí)，即堿性降低，對造成鋼筋完整的鈍化保護(hù)膜便有破壞作用。因此，對鋼筋表面進(jìn)行人工鈍化處理，或利用鋼筋表面所制的強(qiáng)堿性混凝土層以保護(hù)鋼筋銹蝕便具有意義。在中性或堿性介質(zhì)中，數(shù)量不多的強(qiáng)氧化劑都能引起鋼筋表面的鈍化。鈍化處理在鋼筋尚未受到大氣腐蝕前進(jìn)行。

6 在混凝土拌和料中加入外加劑（緩蝕劑）

緩蝕劑是一種化合物，在混凝土中加入小濃度的緩蝕劑，可以有效地阻礙或防止金屬與環(huán)境發(fā)生反應(yīng)。亞硝酸鈣是目前世界上使用最廣的緩蝕劑。研究表明，亞硝酸鈣的作用機(jī)理是陽極緩蝕。亞硝酸鈣的防銹性能很好，用亞硝酸鈣與氯離子的摩爾比來表示銹蝕程序，則銹蝕的臨界范圍在0.07-0.09之間。據(jù)報(bào)道，在混凝土中添加2%（重量百分比）的亞硝酸鈣，就可以使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命延長10-15a，抗壓強(qiáng)度增加10-25MPa。

7 采用陰極保護(hù)

陰極保護(hù)是在靠近被保護(hù)鋼筋的混凝土內(nèi)（或表層）埋設(shè)一個(gè)新電極，并將它與直流電源的正極相接，而將負(fù)極與鋼筋骨架相接，調(diào)整外接電源，以使電子流進(jìn)全部鋼筋骨架內(nèi)，原有鋼筋骨架的陽極和陽極區(qū)域間的任何腐蝕電流轉(zhuǎn)化為陰極，使鋼筋骨架的銹蝕受到抑制。對于新工程，陰極保護(hù)可用于海中、水域或潮濕地下的獨(dú)立構(gòu)筑物。須嚴(yán)格控制保護(hù)電位范圍，防止析氧引起“握裹力”降低和氫脆發(fā)生，對于預(yù)應(yīng)力混凝土更應(yīng)慎重。由于新增設(shè)的電極為陽極，陽極受腐蝕而使陽極材料有所消耗，因此，一般要選用鉑絲等耐腐蝕、消耗極小的材料。國外使用的陽極專利產(chǎn)品有：涂覆于混凝土表面的導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電砂漿；粘貼于混凝土表面的陽極網(wǎng)狀組合件；帶涂層的欽金屬帶等。陰極保護(hù)主要用于受氯鹽侵蝕導(dǎo)致鋼筋腐蝕的結(jié)構(gòu)中，其應(yīng)用受環(huán)境的影響較小，對已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)和新建結(jié)構(gòu)都可進(jìn)行長期鋼筋防腐。

8 采用電化學(xué)除鹽

在海洋環(huán)境、鹽堿地、工業(yè)環(huán)境等，氯鹽引起的鋼筋銹蝕破壞非常普遍；還有使用含鹽的外加劑、道路防冰鹽等人為制造的氯鹽條件都會使氯鹽進(jìn)入混凝土中，當(dāng)達(dá)到一定量（臨界值）時(shí)，鋼筋便開始活化、銹蝕，繼續(xù)發(fā)展則進(jìn)一步造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞。氯鹽一旦進(jìn)入混凝土中，并在鋼筋周圍不斷增加，這是危險(xiǎn)的。因此，需要限制氯鹽繼續(xù)進(jìn)入或排除已進(jìn)入混凝土中的氯鹽，采用電化學(xué)方法是有效的途徑。電化學(xué)除鹽法已在國外得到應(yīng)用。其原理與陰極保護(hù)法類似，不同點(diǎn)是外加電壓較高，力圖在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到排除氯鹽的效果。電化學(xué)除鹽的負(fù)效應(yīng)是鋼筋周圍可能出現(xiàn)析氫現(xiàn)象，影響握固力，產(chǎn)生氫脆、應(yīng)力腐蝕等。使用者應(yīng)全面考慮和精心設(shè)計(jì)。endprint

9 鋼筋表面加保護(hù)涂層（防銹材料）

在鋼筋表面加上環(huán)氧樹脂涂層，它具有：（1）耐堿性。能長期經(jīng)受混凝土的高堿性環(huán)境（PH=12.5-13.5）；（2）耐化學(xué)腐蝕。由于環(huán)氧樹脂粉末涂層具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，并且膜層具有不滲透性，因此能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質(zhì)與鋼筋接觸；（3）彈性和耐摩擦性好。

10 使用新型阻銹劑鋼筋混凝土

常用的阻銹劑是亞硝酸鈣或氟基磷酸鹽，美國不久前研制出一種稱為自動接觸型（MCI）的阻銹劑，將它添加到混凝土的混合料中，阻銹劑將能自動遷移穿過混凝土而吸附到鋼筋上，在其表面置換氯離子并形成致密而?。?-10）的保護(hù)層，可抑制結(jié)構(gòu)中氯化物與鋼筋的化學(xué)反應(yīng)而引發(fā)的腐蝕，提高構(gòu)筑物的耐久性。實(shí)驗(yàn)表明，用MCI混合制作的混凝土，因鋼筋的腐蝕電流降低3/4，其耐久性可比聚合物浸漬的混凝土延長近1倍。阻銹劑的用量很少。1m2混凝土只須配0.62-1.21的溶劑原液。

11 防止無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋的影響

主要對鋼筋采取絕緣措施：（1）保證混凝土的密實(shí)度和保護(hù)層厚度。（2）如有電流通過的危險(xiǎn)時(shí)，基礎(chǔ)應(yīng)絕緣。鋼筋混凝土與照明或其他直流干線網(wǎng)的地線應(yīng)隔絕；固定在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的金屬部件皆進(jìn)行必要的絕緣。（3）避免將金屬軌道直接鋪設(shè)在鋼筋混凝土上。（4）必要時(shí)鋼筋混凝土應(yīng)作卷材隔絕層。（5）在混凝土拌合物中不摻入任何氯鹽。

12 結(jié)語

當(dāng)今世界范圍內(nèi)，混凝土中鋼筋銹蝕破壞已經(jīng)構(gòu)成影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。要切實(shí)解決混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕問題，不僅要繼續(xù)重視混凝土中鋼筋的腐蝕機(jī)理及防護(hù)措施，還要加強(qiáng)對混凝土的腐蝕及其防護(hù)方法的進(jìn)一步研究，不斷開發(fā)高新技術(shù)，對建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)和使用等方面予以綜合考慮，達(dá)到標(biāo)本兼治，相得益彰，從而確?；炷翗?gòu)筑物的安全可靠、長期耐用。

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