浅谈钢筋混凝土结构的腐蚀及预防

钢筋混凝土结构的腐蚀，是指其与所处环境间产生了各种物理或化学反应，进而引起的材料本身性质的变化。随着建筑工程技术的不断进步，人们对建筑工程质量的要求也越来越高，腐蚀现象已成为建筑工程人员最为关注的问题之一。在建筑工程中，钢筋混凝土结构是最常用的结构形式，而腐蚀对其耐久性与可靠性造成了严重影响[1]，给建筑物带来了不确定的安全隐患。由于钢筋混凝土是气、水、固三态混合而成的复杂体系，所以多种因素都会引起腐蚀现象。因此，全面了解各种环境下钢筋混凝土结构的腐蚀原因与机理，有针对性地使用正确适当的腐蚀预防措施，对于保证工程质量和延长建筑物使用寿命都具有重大意义。

1 钢筋混凝土结构的腐蚀原因与机理

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土复合而成，环境对这两部分的腐蚀是造成钢筋混凝土结构损坏的重要因素，其腐蚀的成因与机理主要包括以下几种。

1.1 混凝土的中性化

中性化现象是指空气中的二氧化碳与水泥水化反应生成的氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙沉淀而导致混凝土孔隙溶液pH值降至9以下的现象。一般而言，中性化也包括其他矿物导致pH值下降的碳化。发生中性化的混凝土会变得致密且重量增加，进而产生一些细微的龟裂。当中性化发展至混凝土内部的钢筋表面时，低pH值将破坏钢筋钝化膜赖以维持的碱性环境，在渗入的氧气和湿气共同作用下，就引发了钢筋的腐蚀。

钢筋混凝土中的氯离子有自由态和化合态两种，只有自由态氯离子才会造成钢筋混凝土结构的腐蚀。游离的氯离子会和水形成盐酸，然后与混凝土中的氢氧化钙反应，使混凝土的密实性大大降低。另外，氯离子也是很强的去钝化剂，在其到达钢筋表面时，将会严重破坏钝化膜，造成钢筋的腐蚀，腐蚀后形成的氧化物会导致体积膨胀2.5～4倍，在混凝土内部产生超出其所能承受的拉应力，导致混凝土产生张力裂缝，降低钢筋与混凝土的握裹力，引起钢筋混凝土结构的承载力下降，严重的甚至使钢筋混凝土局部的保护层产生脱落。

1.3 混凝土的冻融破坏

混凝土的冻融破坏是指混凝土中的水在低温下受冻结冰膨胀，在混凝土内部产生超过混凝土承受强度的应力，而对其结构产生的破坏。混凝土的冻融破坏属于物理腐蚀，位于北方地区的建筑钢筋混凝土经常会发生这种腐蚀。在反复冻融破坏的循环作用下，混凝土内部的损伤会不断累积，最终形成表面剥蚀和冻胀开裂两种破坏结果。表面剥蚀是由于混凝土毛细管中的水分从内部热端向表面冷端迁移，而导致表层先受冻，在多次受冻后表面会发生逐层剥离。冻胀开裂是由于水在混凝土毛细孔中结冰，体积膨胀导致的混凝土开裂。混凝土的冻融破坏严重危害建筑物的安全性。

1.4 碱集料反应

碱集料反应是指混凝土原材料中的碱性物与集料中的活性成分发生化学反应，生成的吸水膨胀物产生混凝土内部应力导致开裂的现象[2]。其中碱性物主要来自水泥熟料和外加剂；集料中活性成分主要是二氧化硅、硅酸盐和碳酸盐等，故混凝土碱集料反应有碱―硅反应，碱―硅酸盐反应和碱―碳酸盐反应三种，其中的碱―硅反应最为常见。碱集料反应一般多为混凝土成型若干年后逐渐发生，当裂缝出现后，随着空气、水和二氧化碳等的侵入，混凝土碳化和钢筋锈蚀等又会使裂缝进一步扩大；在寒冷地区，还会使冻融破坏加速，最终将导致钢筋混凝土结构的综合性破坏。

2 预防钢筋混凝土结构腐蚀的措施

恰当选择防腐蚀材料，合理运用防腐蚀措施，都可以有效防止钢筋混凝土结构腐蚀的发生，延长建筑物的寿命。

2.1 使用耐腐蚀材料

（1）高性能混凝土。

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是目前较常用的防腐蚀材料。从混凝土的腐蚀原因与机理来看，多数腐蚀因素都与混凝土的渗透性有关。高性能混凝土的用水量较低，具有较优异的填充性，其中掺加的微硅粉可有效缩小混凝土中的孔隙尺寸，并且阻断内部毛细孔，使混凝土中氯离子渗透率大幅降低[3]，还能减少冻融破坏对混凝土的损害。

（2）粗、细集料。

粗、细集料是碱集料反应发生的必要条件之一，因此粗、细集料的耐腐蚀性以及其表面性能都对混凝土的耐腐蚀性具有重大的影响。在选择混凝土中使用的粗、细集料时，应对其致密性、材料的吸水率和其它杂质的含量进行严格控制。

（3）外加剂。

混凝土耐腐蚀剂是一种新型的混凝土外加剂，在建筑工程中合理的使用这种外加剂，可以提高混凝土的密实性，提升钢筋的阻锈能力，从而提高钢筋混凝土结构的耐腐蚀能力与耐久性。但在使用前，必须对其中所含的氯盐含量进行检测。

2.2 使用防腐涂料

使用防腐涂料可以隔绝钢筋混凝土中的离子通路，防止腐蚀反应的产生。防腐涂料主要有钢筋表面涂层和混凝土外表面涂层两种。钢筋表面涂层主要有不锈钢钢筋、镀锌钢筋、合金钢钢筋、包铜钢筋以及环氧树脂涂层钢筋等多种类型，其中最常用的为环氧树脂涂层钢筋。混凝土外表面涂层主要有表面涂料、渗透型涂层以及聚合物改性砂浆等多种类型。其中表面涂料能够抗氧化，防紫、红外线，耐适度化学侵蚀；渗透型涂层能够部分深入混凝土内部，堵塞孔隙形成一定防护层；聚合物改性砂浆具有抗渗性好，粘结力强等特点。

2.3 合理设计混凝土配合比

设计混凝土配合比是实际建筑工程中很重要的一项工作，混凝土配合比的设计一般有两类要求，即按强度的要求或按密实度的要求。为了增强钢筋混凝土的防腐蚀性能，在进行混凝土配合比设计时，应选用按密实度要求进行混凝土配合比设计，其强度等级较高，而且具有较高的密实性。

2.4 电化学除氯

电化学除氯是指通过在混凝土外部施加电场以及阳极网格的方法，来显著降低氯化物含量、增加钢筋周围pH值、使钢筋表面重新钝化的一种新技术。使用该技术无需破坏钢筋混凝土结构的保护层，就可实现快速、高效、低成本的非破损型修复。该技术在欧美被广泛应用，我国则起步较晚。

2.5 加强混凝土施工质量管理

在实际的施工中，应加强施工质量管理，充分的混凝土捣固，认真压实处理的表面对控制混凝土裂缝产生以及提高混凝土抗腐蚀性都具有重要的作用。

3 结语

由此可见，钢筋混凝土的组成材料特性复杂，进而导致腐蚀的产生原因众多，在任何环境下的混凝土腐蚀影响因素都不是单一的。因此，只有充分的理解各种腐蚀的原因及机理，并掌握相应的防腐蚀处理措施，才能在实际工程中确保建筑工程质量，避免由钢筋混凝土结构腐蚀引起的事故，并减少建筑后期的维护费用。