唐永艳　李飞

【摘要】在自然环境中，钢筋混凝土结构中的钢筋会受到严重的腐蚀，从而影响了其整体性能，降低了钢筋与混凝土之间的黏结力，对建筑结构的可靠性、耐久性和适用性产生影响。本文就钢筋混凝土腐蚀与防护技术进行了简单的分析。

【关键词】钢筋混凝土；腐蚀；防护

1钢筋混凝土的腐蚀过程

1.1混凝土的腐蚀

（1）化学溶蚀

化学溶蚀即腐蚀介质与混凝土相互作用生成可溶性化合物或无胶结性能产物的过程，它有以下几种形式：

第一种：酸的溶蚀。强无机酸如硫酸、盐酸、硝酸与混凝土中游离的氢氧化钙、铝酸三钙、硅酸二钙反应生成水溶性的钙盐、铝盐、硅胶。混凝土与有机酸如乳酸、油酸的反应较慢，腐蚀较小。另外，各种酸性气体如氯气、氯化氢、二氧化硫、二氧化氮等遇到水蒸气冷却后，会形成相应的盐酸、硫酸、硝酸腐蚀性液体，包括平时说的酸雨对建筑物的腐蚀，本质上都属于酸的溶蚀。

第二种：碱的溶蚀。碱对混凝土的腐蚀较轻，但混凝土中的铝酸盐能与Na0H反应生成可溶性的铝酸氢钙，对混凝土有腐蚀作用，所以要求耐碱混凝土中的氧化铝含量要小于3%，而要求硅酸三钙和硅酸二钙含量要高，因为其耐碱性能很强。最耐碱混凝土材料为氧化铁含量7%—8%，氧化铝含量2%—3%的铁矿混凝土。

（2）膨胀腐蚀

介质与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应，生成体积膨胀的新生成物，因而在混凝土中产生内应力，使混凝土结构遭到破坏；盐溶液渗入混凝土的空隙中积聚尔后脱水结晶，结晶水化物体积膨胀，同样也产生内应力而使混凝土结构破坏。以上两种现象通称膨胀腐蚀。盐类对混凝土的破坏主要属于膨胀腐蚀。

1.2钢筋在特殊条件下的电化学腐蚀

通常在浇注的混凝土中的毛细孔隙里含有大量的氫氧化钙饱和水溶液，其pH值在12以上。在上述环境中钢筋处于钝态，不会发生腐蚀。

钢筋在混凝土中的腐蚀过程一般通过两条途径进行：一是混凝土与腐蚀性介质作用，使其中的氢氧化钙减少，造成其碱度的降低，即所谓“混凝土的中性化”。当其碱度降低到pH值小于10时，钢筋表面的钝化膜遭到破坏，钢筋恢复了活性状态，在水分、氧或腐蚀介质的作用下，钢筋便开始受到腐蚀而生锈，而铁锈的体积是原来的铁体积的1.5—2倍，产生的膨胀力高达30MPa，从而造成混凝土保护层沿钢筋开裂，这就是“先蚀后裂”。

另一条途径是由于构件受载荷后产生裂缝或混凝土本身的一些缺陷，使腐蚀介质通过裂缝或缺陷渗入到混凝土内部，使裂缝或缺陷处的混凝土迅速中性化，从而导致钢筋的腐蚀，即通常所谓的“先裂后蚀”。

2影响混凝土中钢筋腐蚀的因素

2.1钢筋自身的影响

钢筋的不均匀性，将会导致存在电位差，从而有可能形成腐蚀电池。这些不一致性有可能是由于其化学组成不同，晶格结构上的差异，钝化膜的不连续，受力程度不同，或由于表面被盐类等污染程度不同等造成。

2.2混凝土和环境介质

（1）氯化物的影响

氯化物是破坏钢筋混凝土中钢筋的最主要因素。氯离子能加速钢筋锈蚀，已在大量工程实践中得到证实。氯离子主要是通过扩散过程进入混凝土而到达钢筋表面的，其扩散过程与周围介质中氯离子浓度、混凝土的渗透性有关，也受到混凝土的毛细孔结构及孔隙被水饱和程度等因素的影响。

（2）混凝土碳化的影响

碳化作用是通过破坏混凝土保护层而使钢筋发生腐蚀的。碳化作用不但可以降低混凝上的原始碱度，而且还会导致混凝土粉化，使之失效，失去其对钢筋的保护作用。同时碳化作用还能使更多的自由氯离子从只有在高pH值才能稳定的氯化铝酸盐中释放出来，使得孔隙液中氯离子浓度增加，这样就使得钢筋腐蚀速度增加并在氯化物较小量时就发生腐蚀。

（3）氧气和水的影响

钢筋表面的钝化膜被破坏之后，就需要持续地供给氧气，以维持阴极反应，因而钢筋被腐蚀先决条件是所接触水中含有溶解态的氧。含氧量和混凝土的电阻控制腐蚀反应的速度，而混凝土的电阻值大小又直接受制于混凝土中含水量的多少。一般情况下，混凝土中的钢筋由于在表面形成钝化膜而不同于大气或土壤中的钢筋，水含量对腐蚀速率的影响不很大。但当有氯化物存在或混凝土发生碳化作用而使钢筋发生腐蚀时，腐蚀区域的PHJ值降低，以至于与大气或土壤中的钢腐蚀相类似，此时腐蚀速率与混凝土的水含量有很大关系。当湿度逐渐提高时，混凝土的孔隙中充满水，当金属表面都被水溶液浸润时，腐蚀速度达到最大值，混凝土的电阻达到最低值，此时腐蚀速率的控制过程主要受氧的扩散控制。若混凝土密实性好，渗透性低，则可抑制氧气和水分的进入，从而防止钢筋锈蚀。

3. 防腐措施

3.1 混凝土外涂层

（1）聚合物改性水泥砂浆。这是近年来发展起来的新型混凝土覆面材料，聚合物大都以乳液形式掺人水泥砂浆中，大大提高了砂浆层密实性和黏接力，其耐久性可与基体混凝土保持一致。我国已有丙乳砂浆、氯丁缪乳砂浆等品种，近年来又出现了一些新的品种，如冶金部建筑研究总院研制的FC-01、RP―w系列防腐砂浆。聚合物改性水泥砂浆层主要用于各种盐类存在的（氯盐、硫酸盐）强腐蚀环境，如工业建筑、盐碱地建筑、海洋工程等，而且大量用于已有建筑物的修复工程。但聚合物水泥砂浆毕竟是水泥基材料，原则上是不耐酸的。因此不适宜在较强的酸性环境中采用。

（2）渗透性涂层。渗透性涂层在混凝土表面涂覆后，可与混凝土组分起化学作用并堵塞孔隙，或自行聚合形成连续性憎水膜。渗透性涂层材料可深入混凝土内部3～5mm，形成一个特殊的防护层，能有效地阻止外界环境中腐蚀介质进人混凝土中，从而保护钢筋免受腐蚀。还有一种与渗透性涂层既类似又有区别的涂层叫浸渍型涂层。这类浸渍型涂层是用聚合物单体以浸渍的方法渗入混凝土中，并在其内聚合，形成一层不透水的保护层，这类浸渍型涂层只适用于小型构件。

（3）混凝土表面涂层。在钢筋混凝土结构物表面，使用耐蚀涂层防止有害介质的渗人，保持混凝土碱度及其结构，以达到防止钢筋混凝土破坏的目的，这也是有效而常用的方法之一。在小范围强腐蚀环境中，采取表面涂层防护措施是首选方案。

3.2 环氧涂层钢筋

目前，镀锌钢筋、包铜钢筋已很少使用，合金钢钢筋（耐蚀钢筋）得到一定发展，特别是环氧涂层钢筋，被确认为钢筋防腐蚀的有效措施之一。环氧粉沫的独特性能与静电喷涂工艺技术的发展，能保证涂层与基体钢筋的良好黏结，抗拉、抗弯和短半径180°C弯曲仍不出现裂缝的性能，这都是其他涂层难以达到的。环氧树脂粉末涂层还具有极强的耐化学侵蚀的性能，并且涂层具有不渗透性，因此能阻止腐蚀介质，如水、氧、氯气等化学成分与钢筋接触，有效地保护了钢筋，使其抗氧气腐蚀寿命至少延长50年。环氧树脂粉沫涂层还能长期经受混凝土的高碱性环境而不破坏。然而，在工程使用中也发现了它的不足，环氧涂层钢筋的主要问题集中在钢筋表面涂层的完整性上。试验与实践表明，如果涂层不完整，有孔洞、龟裂等质量缺陷，在腐蚀环境下，钢筋就会被腐蚀，而且在涂层不完整的缺陷处，钢筋发生局部腐蚀的速度比无涂层的钢筋还要快。因此，环氧涂层钢筋的关键问题是，在生产和使用过程如何消除涂层质量缺陷。

参考文献：

[1]乔伊夫.严酷环境下混凝土结构的耐久性设计[M].赵铁军，译.北京：中国建材工业出版社.2014.1

[2]赵铁军.混凝土渗透性[M]，北京：科学出版社，2012