堿性環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)

白翔宇

（新鄉(xiāng)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003）

堿性環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)

白翔宇

（新鄉(xiāng)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003）

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在各種環(huán)境下會逐漸被腐蝕，尤其在堿性環(huán)境中的腐蝕較為復(fù)雜，防腐已不是單純的工程技術(shù)問題，而已經(jīng)關(guān)系到資源保護(hù)、能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)、保護(hù)人身安全及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等問題。因此，加強(qiáng)防腐技術(shù)的研究，對減少因腐蝕造成的損失，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

堿性環(huán)境；鋼筋混凝土；防腐

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑物最重要的結(jié)構(gòu)形式，與其它結(jié)構(gòu)相比具有施工工藝簡單、施工速度快、施工成型方便等優(yōu)點(diǎn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也是目前應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于各類民用建筑和工業(yè)建筑。工業(yè)生產(chǎn)如冶金、化工、造紙等行業(yè)中產(chǎn)生的堿性腐蝕在整個腐蝕問題中占比較大，堿腐蝕對建筑結(jié)構(gòu)承載力的影響較大，因此，需加強(qiáng)對堿性環(huán)境中鋼筋混凝土的防腐技術(shù)研究。

1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的主要因素

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)起腐蝕破壞作用的因素有很多，主要包括物理、化學(xué)、生物等諸多方面的因素。

1.1 物理因素

包括溫度變化、霜凍、太陽輻射、風(fēng)、塵埃等。

1.2 化學(xué)因素

包括酸、堿、鹽溶液，含豐富離子的水，有機(jī)物質(zhì)，工業(yè)廢氣等。

1.3 生物因素

包括微生物、霉菌、藻類、海洋動物、昆蟲、多細(xì)胞植物等。

2.堿性環(huán)境中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕因素

堿性環(huán)境中，混凝土中的石子、砂是比較穩(wěn)定的，堿對混凝土的腐蝕主要發(fā)生在混凝土的水泥水化物和鋼筋上。

2.1 堿性環(huán)境中混凝土的腐蝕

2.1.1 物理腐蝕

堿對混凝土的物理腐蝕主要表現(xiàn)在混凝土內(nèi)結(jié)晶體的體積膨脹引起的腐蝕。堿性介質(zhì)從混凝土外部通過混凝土孔隙滲透，與空氣中的CO2和H2O化合生成新的結(jié)晶體，結(jié)晶體的體積比NaOH的體積增大2.5倍。結(jié)晶體在混凝土內(nèi)部的膨脹產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，由于體積的膨脹使混凝土遭到腐蝕破壞。

2.1.2 化學(xué)腐蝕

堿溶液可以與混凝土中的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶于水的新化合物，隨著新化合物溶于水的發(fā)展，混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)慢慢遭到破壞，使混凝土解體。在NaOH濃度較大、溫度較高時發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這些反應(yīng)不但破壞了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且生成硅酸鈉和偏鋁酸鈉，導(dǎo)致混凝土破壞。

2.1.3 水溶解侵蝕

水泥水化作用后生成的 Ca(OH)2可溶解于水，其溶解度為：1.3g/L。這種水溶解侵蝕的腐蝕方式在NaOH的濃度＜2.3%時發(fā)生，在濃度＞2.3%時可以不考慮。

2.1.4 混凝土中碳化作用

水泥水化作用后生成的Ca(OH)2在后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)中與空氣中的CO2發(fā)生碳化作用，生成碳酸鈣和水：Ca(OH)2+ CO2→ CaCO3+ H2O。

2.2 堿性環(huán)境中鋼筋的腐蝕

氯離子的侵蝕是造成鋼筋混凝土腐蝕的最主要因素之一。氯離子侵入混凝土內(nèi)，破壞鋼筋的鈍化保護(hù)膜而使鋼筋產(chǎn)生腐蝕，氯離子對鋼筋混凝土除了加速鋼筋腐蝕外，也會侵蝕水泥的水化產(chǎn)物，混凝土的外加劑中如果含有氯離子，對鋼筋混凝土造成的腐蝕將更加嚴(yán)重。氯離子對鋼筋腐蝕的影響主要根據(jù)其含水量和陰極極性化所需氧的含量而定。

3.堿性環(huán)境中鋼筋混凝土的防腐方法

目前防腐鋼筋混凝土的主要類型有瀝青混凝土、硫磺混凝土、樹脂混凝土等。其中耐強(qiáng)堿腐蝕較好的有樹脂混凝土、瀝青混凝土。

鋼筋混凝土防腐需要解決的問題是鋼筋的防腐和混凝土的防腐問題。鋼筋的防腐基本上類似于鋼結(jié)構(gòu)的防腐問題，可以按照鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法處理?；炷练栏某Ｓ梅椒梢苑譃閮深悾阂皇蔷x混凝土的各種材料，提高混凝土的自身的防腐能力；二是在混凝土和腐蝕介質(zhì)之間涂刷防腐隔離劑，達(dá)到防腐效果?；炷练栏瘜佑行ё饔脮r間短，需要定期維護(hù)，因此，不能通過一次防腐解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整個使用壽命內(nèi)的防腐問題。

3.1 選用耐堿腐蝕材料

如選用耐堿腐蝕的水泥、石材、密度大的石子、砂等，以提高自身抗腐蝕能力。也可以摻入樹脂或?yàn)r青等形成新的耐堿腐蝕混凝土等。

3.2 在結(jié)構(gòu)與腐蝕劑之間設(shè)置隔離層

通過設(shè)置隔離層以阻止或減緩其堿腐蝕作用。如鋼筋涂環(huán)氧樹脂保護(hù)層，加大混凝土保護(hù)層厚度，混凝土表面刷瀝青、環(huán)氧、塑料涂層等。

3.3 改善腐蝕的環(huán)境

減少污染源，減少腐蝕因素。如污水處理、空氣過濾或凈化等。

4.堿性環(huán)境中鋼筋混凝土的主要防腐技術(shù)

堿性環(huán)境中的各種腐蝕介質(zhì)對鋼筋混凝土中的任何一種成分發(fā)生的腐蝕，都會造成結(jié)構(gòu)的破壞。因此，防腐蝕的方法就是對各種腐蝕介質(zhì)、各種可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或物理變化的集中應(yīng)對。

4.1 材料選取

應(yīng)選擇化學(xué)性能穩(wěn)定，在堿環(huán)境下混凝土組成成分不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成有害物質(zhì)的材料。

選擇(CaO)3SiO2、(CaO)2SiO2含量高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。礦渣硅酸鹽水泥具有較好的耐堿性，但密實(shí)度較差，容易滲水，采用礦渣硅酸鹽水泥時需要Al(OH)3、Fe(OH)3摻入等密實(shí)劑?；鹕交摇⒎勖夯?、高鋁硅酸鹽水泥易被堿性物質(zhì)腐蝕，在堿性環(huán)境下，不宜采用。

石子一般選擇石灰?guī)r類和火成巖類等耐堿性較好的巖石制成的碎石和石屑，石子的密度要求大于2750kg/m3。

砂一般選擇天然石英砂，要求SiO2含量98%以上，堿溶率＜1.0g/L。

拌合水和養(yǎng)護(hù)水，要求水質(zhì)不得呈酸性，PH值＞6。

為提高混凝土的密實(shí)度，可以摻入一些摻合材料來填充骨料顆粒之間的孔隙。一般采用磨細(xì)的石灰石粉作為摻合材料，細(xì)度應(yīng)通過0.08mm方孔篩，篩余量＜25%，且粒徑＜0.16mm,堿溶率＜1.0g/L。

4.2 設(shè)置保護(hù)膜

對于較強(qiáng)的堿腐蝕，除了選擇耐腐蝕的材料外，還必須對直接接觸堿介質(zhì)的混凝土采取保護(hù)措施，在混凝土表面采取涂、抹、刷、噴等辦法涂敷一層防腐材料，將混凝土與腐蝕介質(zhì)完全隔離。

堿環(huán)境中防腐效果較好涂層有瀝青涂層、聚氯乙烯涂層、氯磺化聚乙烯(CSP)涂層、丙烯鹽酸和丙烯酸脂共聚物涂層、環(huán)氧樹脂涂層。環(huán)氧樹脂涂層防腐效果比較好，使用比較普遍。

涂層對堿性介質(zhì)防腐效果較好，可耐各種濃度、多種類型的堿。防腐涂層施工中，必須保證粘合良好、沒有裂縫，涂層要密實(shí)。

4.3 改善混凝土膠凝性能

在混凝土的膠凝材料水泥中摻入聚合物，可顯著提高混凝土的密實(shí)度、抗?jié)B性、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，阻止混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，可以有效防止堿腐蝕物質(zhì)進(jìn)入混凝土構(gòu)件內(nèi)部，從而提高抗堿腐蝕能力。摻入的聚合物可以分為水溶性聚合物分散體乳膠類和水溶性聚合物。

5.結(jié)語

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中受工業(yè)大氣、污水、酸霧、堿霧、鹽離子、有機(jī)質(zhì)等腐蝕的影響，鋼筋銹蝕、混凝土剝落、疏松、裂縫現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了其使用生命。

堿環(huán)境中鋼筋混凝土的腐蝕及防腐問題是極其復(fù)雜的過程。強(qiáng)堿對鋼筋混凝土腐蝕的衡量標(biāo)準(zhǔn)不太精確，不能對建筑的安全度判定和結(jié)構(gòu)加固方案的確定提供準(zhǔn)確、定量的依據(jù)。通過總結(jié)堿環(huán)境下混凝土常用防腐技術(shù)，為鋼筋混凝土防腐施工方法提供選擇，以減少因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失，延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命，保證結(jié)構(gòu)的安全。

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G322

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1007-6344（2016）10-0212-01

白翔宇（1977.4），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，副教授。主要研究方向：土木工程施工。