濱海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕與對(duì)策

薛河

摘 要：鋼筋混凝土在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛，而其在日常使用中所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象也越來越受到重視。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕不僅會(huì)對(duì)建筑物的使用性能造成影響，還會(huì)帶來更高的修復(fù)費(fèi)用，造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的整體下滑。濱海地區(qū)由于地理位置的特殊性，其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象更為明顯。文章針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在濱海地區(qū)的腐蝕現(xiàn)狀與成因進(jìn)行闡述與分析，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的解決對(duì)策，旨在為業(yè)內(nèi)工作人員提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：濱海地區(qū)；鋼筋混凝土；腐蝕原因；對(duì)策

濱海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)一直是我國的發(fā)展重點(diǎn)，而大規(guī)模設(shè)施建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)提升的重要舉措，建筑物的使用性能也備受重視。濱海地區(qū)由于地處海邊，更容易受到潮濕環(huán)境的影響，導(dǎo)致以鋼筋混凝土為主要結(jié)構(gòu)的建筑物出現(xiàn)了較內(nèi)陸地區(qū)更為明顯的結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象。據(jù)估計(jì)，我國每年由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕所造成的損失約為國民生產(chǎn)總值的3%。如何有效減少或避免這一不必要損失，提高濱海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的使用性能，已成為廣大研究人員的工作重點(diǎn)。因此有必要對(duì)濱海地區(qū)的結(jié)構(gòu)腐蝕類型、成因以及相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行分析與研究。

1 鋼筋混凝土腐蝕的成因與類型分析

1.1 成因

導(dǎo)致濱海地區(qū)鋼筋混凝土腐蝕的主要原因有結(jié)構(gòu)自身問題與環(huán)境因素兩方面。第一，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不合理，會(huì)增大結(jié)構(gòu)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。若設(shè)計(jì)人員未結(jié)合濱海地區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)，并按照科學(xué)可靠的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，便會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)建筑物的耐腐蝕性下降。同時(shí)建筑原材料的性能也是影響鋼筋混凝土耐腐蝕性的重要因素之一，濱海地區(qū)由于海洋環(huán)境的影響，水泥無法達(dá)到應(yīng)有的水化堿度（一般為pH≥12），進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋表面無法形成有效的鈍化膜，將加速鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)銹蝕速度；海沙作為濱海地區(qū)的盛產(chǎn)原料，其氯離子含量較高，容易對(duì)鋼筋產(chǎn)生較強(qiáng)的銹蝕刺激，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，而粉煤灰及礦渣等添加劑的使用也會(huì)對(duì)混凝土堿度產(chǎn)生不利影響，容易成為鋼筋銹蝕的誘發(fā)因素。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝及其所用技術(shù)也是影響施工質(zhì)量的主要因素。例如混凝土的振搗過程并未按規(guī)范操作，進(jìn)而引起蜂窩面的出現(xiàn)，或在混凝土的硬化過程中存在嚴(yán)重失水現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在較多的毛細(xì)孔等，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)均可能導(dǎo)致地下水進(jìn)入孔隙，進(jìn)而對(duì)鋼筋產(chǎn)生銹蝕作用。第二，外界環(huán)境對(duì)鋼筋混凝土的影響主要包括：酸雨及環(huán)境中二氧化硫等酸性氣體對(duì)混凝土的破壞作用，混凝土的自然碳化過程及微生物腐蝕等。這些問題的出現(xiàn)都會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部堿度下降，不利于其耐腐蝕性的長(zhǎng)久維持。

1.2 類型

1.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)明顯沿鋼筋開裂現(xiàn)象。雖說鋼筋混凝土的抗壓性能及承壓能力良好，但其在應(yīng)力張性與抗裂性方面較差，且這一弊端在混凝土保護(hù)層的厚度不夠時(shí)表現(xiàn)尤為明顯。當(dāng)鋼筋發(fā)生腐蝕后，銹蝕產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生一定的體積膨脹，在混凝土表面形成沿鋼筋裂開的縫隙；且在混凝土表面出現(xiàn)裂隙后，更易誘發(fā)鋼筋銹蝕，形成惡性循環(huán)而加速銹蝕。

1.2.2 鋼筋斷面不均勻腐蝕或突發(fā)斷裂。在混凝土開裂后，可能由于開裂部位的不均勻性，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)局部銹蝕，進(jìn)而引起鋼筋斷面損失，當(dāng)損失率達(dá)到某一臨界值時(shí)，便將對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生破壞作用，甚至?xí)固幱趹?yīng)力作用下的鋼筋出現(xiàn)突發(fā)性斷裂。

2 避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的有效措施

2.1 注重防腐蝕設(shè)計(jì)

在濱海地區(qū)進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到氯離子等酸性離子的腐蝕作用，并從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水灰比及混凝土厚度等多方面著手進(jìn)行設(shè)計(jì)?？蛇m當(dāng)增加鋼筋外部混凝土的保護(hù)層厚度，控制鋼筋與地下水的接觸可能性，使鋼筋的抗腐蝕能力得到相對(duì)提升；還應(yīng)控制水灰比處于低水平狀態(tài)，避免由于水灰比過高而在混凝土表面形成干縮性裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致在水分流失后出現(xiàn)更多的毛細(xì)孔，增大酸性物質(zhì)進(jìn)入孔隙而對(duì)鋼筋產(chǎn)生銹蝕作用的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 選用合理材料

施工材料的選取上，應(yīng)盡量使用河沙，避免選用氯離子含量高的海沙。若河沙取用困難，則應(yīng)對(duì)海沙進(jìn)行充分處理，使其氯離子含量降至標(biāo)準(zhǔn)值以下后方可使用，一般可采取降低水灰比、在混凝土中加入阻銹劑、增大混凝土厚度等措施。鋼筋則建議選取環(huán)氧涂層鋼筋，即在鋼筋表面噴涂環(huán)氧樹脂涂料，這一施工材料的抗拉、抗彎性能更優(yōu)，且在化學(xué)腐蝕與偏堿性環(huán)境中的耐受性更強(qiáng)。混凝土則應(yīng)盡量選用低堿水泥，確保水泥堿含量符合鋼筋的抗腐蝕要求。

2.3 強(qiáng)化施工控制

整個(gè)施工過程應(yīng)在嚴(yán)格控制下進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格遵從施工規(guī)范，從原料、各類材料的氯離子含量及混凝土振搗質(zhì)量等步驟中，全方位對(duì)施工進(jìn)行質(zhì)量控制，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，杜絕人為因素所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)腐蝕。此外，還可采取在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面涂抹防護(hù)層或隔離層等措施，有效阻斷外部腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土，保護(hù)混凝土與鋼筋不受到腐蝕。一般可將改性水泥砂漿層作為液性原料投入到水泥砂漿中，在提高砂漿密實(shí)性的同時(shí)，對(duì)已銹蝕鋼筋混凝土的二次修補(bǔ)與防護(hù)有重要作用。

3 案例分析

某大橋位于海濱地區(qū)，橋梁全長(zhǎng)為108m，凈寬度為9m，另加寬度為2*0.5m的混凝土護(hù)欄。該橋梁完工于2003年，自建成以來為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展做出了極大貢獻(xiàn)。但近年來由于通過車輛的增加與使用年限的延長(zhǎng)，導(dǎo)致該大橋出現(xiàn)了多處破損，分析發(fā)現(xiàn)這一破損腐蝕現(xiàn)象與濱海地區(qū)地下水等水體中的酸離子濃度有較大關(guān)聯(lián)。針對(duì)這一問題，有關(guān)單位于2010年在原有橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與施工：在設(shè)計(jì)階段注重防腐設(shè)計(jì)，對(duì)腐蝕嚴(yán)重部位的鋼筋進(jìn)行全面更換，而腐蝕程度相對(duì)較輕處則采取加固，注重混凝土橋面結(jié)構(gòu)的良好排水性與痛風(fēng)性，避免水汽集聚而加重腐蝕；在混凝土的選取上注重質(zhì)量，選用高性能混凝土作為施工材料，必要時(shí)加入減水劑；同時(shí)還在橋梁容易受腐蝕的部位，如橋梁迎風(fēng)面空心板側(cè)面、浪濺區(qū)下部的硂表面等處，選用高分子材料進(jìn)行涂層技術(shù)處理，從而有效隔離有害氣體或水、氧等酸性氣體；此外整個(gè)二次施工過程均處于高質(zhì)量監(jiān)管下，工程固定施工質(zhì)量得到保障。經(jīng)上述處理后，該濱海橋梁使用至今尚未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)銹蝕，且使用性能良好。

4 結(jié)語

綜上所述，濱海地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，其原因主要包括鋼筋混凝土建筑物自身施工質(zhì)量與外部環(huán)境因素兩方面。有鑒于此，相關(guān)研究人員應(yīng)加大對(duì)濱海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕的重視，從施工材料、施工過程控制等多方面著手，對(duì)鋼筋混凝土的銹蝕現(xiàn)象加以控制，進(jìn)一步確保濱海地區(qū)鋼筋混凝土建筑物的施工質(zhì)量。

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