混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕及防腐措施

1、混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕及防腐措施摘要：腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、可靠性的至關(guān)重要的因素。為深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的 腐蝕，從影響混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性介質(zhì)，混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原理，混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕預(yù)防措 施，并結(jié)合工程中混凝土防腐措施的施工要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。為了保證防腐蝕工程的質(zhì)量，在 設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、濃度和作用條件，結(jié)合工程部位的重要性等因素，正確選擇 防腐蝕材料和構(gòu)造；在施工中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)的制度，精心施工，確保建筑工程質(zhì)量，提高 建筑物使用壽命，執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)，腐蝕原理，防腐措施隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對環(huán)境資源的重視，對建筑質(zhì)量有更高的要求，也越來越重視建 筑工程中的腐

2、蝕現(xiàn)象。腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、可靠性的至關(guān)重要的因素，而關(guān)系民生 的諸如大批的中小水廠和加壓工程中的儲水構(gòu)筑物（如清水池）;各類建筑物的地基基礎(chǔ)。它們 常用的結(jié)構(gòu)形式一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),而且都跟地基土或地下水直接接觸。由于某些地基土 及地下水對鋼筋混凝土具有腐蝕作用，為了保證這些建筑結(jié)構(gòu)使用的耐久性，我們必須采用合 適的防腐措施。1影響混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性介質(zhì)腐蝕性介質(zhì)按其形態(tài)分為五種:氣態(tài)介質(zhì)、腐蝕性水、酸堿鹽溶液、固態(tài)介質(zhì)和污染土。 各種介質(zhì)對材料的腐蝕程度,可按介質(zhì)類別、環(huán)境相對濕度和作用條件等因素分為強(qiáng)腐蝕性、 中等腐蝕性、弱腐蝕性、無腐蝕性四個(gè)等級。1）介質(zhì)包括腐蝕性氣體和以液

3、體為分散相的氣溶液（酸霧、堿霧），其作用的部位主要是室 內(nèi)外上部建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件。2）腐蝕性水系指在工業(yè)生產(chǎn)過程中受到各種介質(zhì)污染的工業(yè)水（生產(chǎn)水和廢水）或地下水， 介質(zhì)在腐蝕性水中的含量較低。腐蝕性水作用的部位主要是地基、基礎(chǔ)、地面和墻面等。3）酸堿鹽溶液指含有不同濃度介質(zhì)的酸堿鹽液體,其作用的部位主要是地面、水溝、墻面、 設(shè)備基礎(chǔ)的地上部位等。4）氣態(tài)介質(zhì)包括腐蝕性堿、鹽的顆粒、粉塵和以固體為分散相的氣溶液，主要作用于地面 和墻面及室內(nèi)外上部建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件。5）污染土系指建筑場地由于生產(chǎn)或自然環(huán)境等綜合因素造成地基土的污染,主要作用于地 下混凝土構(gòu)筑物。2混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原理鋼筋混凝土結(jié)

4、構(gòu)材料是混凝土與鋼筋的復(fù)合體，它的腐蝕形態(tài)可分為兩種:一是由于混凝 土的耐久性不足,其本身被破壞，同時(shí)也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞;二是混 凝土本身并未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用,導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入能激發(fā)鋼 筋腐蝕的離子，從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的腐蝕。從化學(xué)成分來看，鋼筋銹蝕 物為Fe（OH）3,Fe（OH）2,Fe3O4,H2O,FeO3等，其體積比原金屬體積增大2倍4倍。由于鐵銹膨 脹，對混凝土保護(hù)層產(chǎn)生巨大的輻射壓力，其數(shù)值可達(dá)30 MPa（大于混凝土的抗拉極限強(qiáng)度）使 混凝土保護(hù)層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫（俗稱順筋裂縫）。這些裂縫進(jìn)一步成為腐

5、蝕性介質(zhì)滲 入鋼筋的通道，加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比裸露情況快，等到混凝土 表面的裂縫開展到一定程度，混凝土保護(hù)層開始剝落,最終使構(gòu)件喪失承載能力。通常情況下,混凝土空隙中可充滿由于水泥水解時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液，其堿度很 高,pH值在12以上。鋼筋在高堿度的環(huán)境中,表面沉積一層致密的氫氧化鐵薄膜，而轉(zhuǎn)入鈍化 狀態(tài)，即使有空氣和鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)，此時(shí)若有空氣和水分進(jìn)入，鋼筋便開始生銹，造成 混凝土液相堿度降低的原因，一般說來是由于酸性氣體與混凝土中氫氧化鈣作用的結(jié)果。酸性 氣體沿著混凝土中的空隙或裂縫，從外部逐漸向內(nèi)部滲透,與混凝土空隙中的氫氧化鈣溶液發(fā) 生中和反

6、應(yīng)，大大降低了混凝土空隙中氫氧化鈣的濃度?？諝庵械亩趸紝儆谒嵝詺怏w，它與 混凝土中的氫氧化鈣作用（俗稱碳化作用）,其反應(yīng)式如下“Ca（OH）2+CO2f CaCO3+H2O。生成 的碳酸鈣為微融的化合物，其飽和溶液pH值為9,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋保持鈍化狀態(tài)所要求大于11.5 的數(shù)值。其他酸性氣體如SO2,H2S,HCl,NO也可以與混凝土中的氫氧化鈣作用（稱為混凝土的 中性作用）但它們對鋼筋的腐蝕，除了使鋼筋成活化狀態(tài)外,還與它們中性化后生成的鹽類的性 質(zhì)及種類有關(guān)。某些鹵離子（如Cl-,I-,Br-）對鈍化膜有特殊的破壞作用。它們在鋼筋保護(hù)層不 被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜，使腐

7、蝕過程得以進(jìn)行。氯離子是這一類離子 中最常遇到的。氯離子半徑很小，穿透力強(qiáng)，很容易吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上，取代鈍化膜 中的氧離子,使鋼筋起保護(hù)作用的氫氧化鐵變?yōu)闊o保護(hù)作用的氯化鐵。氯化鐵的溶解度比氫氧 化鐵的溶解度大得多。由于氯離子到達(dá)鋼筋表面的不均勻性，特別是氯離子作用在鋼筋局部區(qū) 域時(shí),則局部區(qū)域?yàn)殛枠O,形成了大陰極小陽極的腐蝕。這種抗蝕或局部腐蝕對結(jié)構(gòu)的危害較 大。影響混凝土中性化（包括碳化）速度的因素很多，但主要的因素是混凝土的密實(shí)度，即抗?jié)B 性能?；炷劣軐?shí)，即抗?jié)B性能愈好，則外界的氣體只能作用于混凝土表面，向內(nèi)部滲透比較 困難。影響混凝土密實(shí)度的主要因素是混凝土的水灰比和單位

8、含量不同,水泥品種對混凝土的 中性化速度有一定的影響;不同品種的水泥，因其摻合料的品種及含量不同，水解時(shí)生成的堿性 物質(zhì)數(shù)量不同，使混凝土的中性化速度也就不同了。普通硅酸鹽水泥的熟料含量多，摻合料的含量一般不大于15 %，其堿度比其他品種的水泥 高,中性化速度相對要慢。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥由于摻 合料中的活性氧化硅與水泥熟料中水解時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鈣結(jié)合，從而降低了混凝土空隙中的 液相堿度，加快了碳化或中性化的速度。3混凝土抗腐蝕性的影響因素混凝土是一種多孔結(jié)構(gòu)，在存在內(nèi)外壓差的情況下，必然存在液體或氣體從高壓處向低 壓處滲透的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為混凝土的滲透性?；炷?/p>

9、土的抗?jié)B性和混凝土的抗碳化能力對 抵抗外界有害物質(zhì)的耐腐蝕性及抗凍融性都有著密切的關(guān)系。一般來說，抗?jié)B性、抗碳化能 力好的混凝土耐腐蝕也就好。通常情況下，威脅混凝土結(jié)構(gòu)和耐久性的最主要形式是氯化物 滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)致的鋼筋腐蝕，通過對配合比進(jìn)行優(yōu)化，減小水灰比降低用水量，提高混凝 土自身的密實(shí)度，切斷帶有侵蝕性的物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，降低滲透性，都將顯著改 善混凝 土抗腐蝕性。4提高混凝土抗腐蝕性能的措施4.1混凝土原材料的選擇（1）水泥。水泥是水泥砂漿和混凝土的膠結(jié)材料。水泥類材料的強(qiáng)度和工程性能，是通 過水泥砂漿的凝結(jié)、硬化而形成。水泥石一旦遭受腐蝕，水泥砂漿和混凝土的性能將不復(fù)存 在。

10、由于各種水泥的礦物質(zhì)組份不同，因而它們對各種腐蝕性介質(zhì)的耐蝕性就有差異。正確 選用水泥品種，對保證工程的耐久性與節(jié)約投資有重要意義。（2）粗、細(xì)集料。發(fā)生堿一集料反應(yīng)的必要條件是堿、活性集料和水。粗、細(xì)集料的耐 蝕性和表面性能對混凝土的耐蝕性能具有很大影響。集料與水泥石接觸的界面狀態(tài)對混凝土 的耐蝕性有一定影響?；炷林兴捎么旨?xì)集料，應(yīng)保證致密，同時(shí)控制材料的吸水率以及其它雜質(zhì)的含量， 確保材質(zhì)狀況。我國幅員遼闊，集料種類千差萬別，在不少地域均發(fā)現(xiàn)過活性集料。這些活 性集料共分兩類，一類為堿一硅酸反應(yīng)（ASR），一類為堿一碳酸鹽反應(yīng)（ACR）。施工中要 嚴(yán)格加強(qiáng)對活性集料的控制。（3）拌合及

11、養(yǎng)護(hù)用水?；炷涟韬霞梆B(yǎng)護(hù)用水，應(yīng)考慮其對混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比 的大小很大程度影響混凝土強(qiáng)度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況，防止影響砂漿及混凝 土生成時(shí)雜質(zhì)影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用 外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。4.2優(yōu)化配合比在試驗(yàn)室出具的配合比的基礎(chǔ)上，對配合比進(jìn)行優(yōu)化，在保證混凝土滿足強(qiáng)度和泵送施 工要求下減小水灰比，使拌合用水最少，并通過摻入膨脹劑、粉煤灰、高爐礦渣、微硅粉等 多種摻料，來提高混凝土性能，如高密實(shí)度、低滲透性以及抵抗腐蝕的能力。4.3外加劑在混凝土中摻入了對混凝土有防腐效果、對

12、鋼筋有防銹作用的防腐阻銹劑。防腐阻銹劑 應(yīng)用了多摻復(fù)合技術(shù)，即采用高效阻銹材料、對混凝土有耐硫酸鹽侵蝕作用的材料、磨細(xì)材 料及減水劑四種材料復(fù)合而成。該外加劑主要的化學(xué)成分為SiO2和A12O3及細(xì)磨材料，這 些化學(xué)物質(zhì)在混凝土中的水化產(chǎn)物主要是硫鋁酸鈣、水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鋁凝膠，水泥 中沒有游離氧化鈣存在，因此水泥石在硫酸鹽溶液中很難形成引起膨脹的石膏 (CaSO - 42H2O)結(jié)品。再者水泥石中的鈣磯石是在水泥水化硬化過程中形成的，不會引起 水泥石體積的破壞。在MgSO3溶液中，既有Mg2+和SO42-離子存在，Mg2+就不易和氧化 鋁凝膠反應(yīng)，阻礙了 Mg2+腐蝕。4.4加強(qiáng)混凝土

13、養(yǎng)護(hù)為了進(jìn)一步減小混凝土的水灰比，還應(yīng)在混凝土中摻入高效減水劑。同時(shí)還加強(qiáng)了混凝 土養(yǎng)護(hù)，避免產(chǎn)生混凝土收縮裂縫使含硫酸鹽水滲入混凝土體中。同時(shí)要求具有侵蝕性的環(huán) 境水，不得用作混凝土的拌和水和養(yǎng)護(hù)水，所有的拌合水樣都經(jīng)過檢測才允許使用?；炷?養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21d，從而達(dá)到提高混凝土耐硫酸鹽侵蝕能力的目的。結(jié)束語通過對混凝土硫酸鹽對混凝土侵蝕機(jī)理分析，找到了混凝土受侵蝕破壞的根本原因，阻銹成 分的引入能阻止或延緩鋼筋的銹蝕，將明顯提高混凝土的抗腐蝕性能。通過增加混凝土的密 實(shí)度，減少腐蝕性液體的流通通道，降低混凝土的滲透性，將顯著改善混凝土抗腐蝕性。通 過提高混凝土的耐腐蝕性，改善混凝土的耐久性，顯著增加建筑物的使用年限。參考文獻(xiàn)：1張信鵬，王德森.耐腐蝕混凝土 M.北京: