摘 要：混凝土是當今社會廣泛應用的建筑材料，常用的混凝土是由粗、細骨料、水泥、水按適當比例配合拌制而成，經過一定時間的養護硬化而成的人造石材。在混凝土中配以適量的鋼筋，則為鋼筋混凝土。混凝土的腐蝕將使鋼筋失去保護而銹蝕，直接影響著結構的耐久性和安全性。本文論述了鋼筋混凝土基本的防腐措施。

　　關鍵詞：混凝土,碳化,腐蝕,防腐措施

　　1. 混凝土腐蝕的原因分析

　　1.1氯化物的侵蝕

　　在沿海、內陸(如鹽橋、鹽堿地) 或鹽堿工業區，混凝土的骨料和拌制用水的氯鹽含量較高，而且其工作環境也受氯鹽的侵蝕，氯鹽對混凝土和鋼材有如下的腐蝕作用：

　　(1)對混凝土的腐蝕：①MgCl2與混凝土中的Ca結合形成CaCl2能溶于水，形成多孔混凝土;②海水中的MgSO4與混凝土中的Ca(OH)2反應生成CaSO4，又與鋁酸鈣生成硫鋁酸鈣——水泥桿菌，混凝土發生膨脹破壞;③鹽分子在混凝土毛細管內上升，不斷結晶、聚集，從而脹裂混凝土。

　　(2)對鋼筋的腐蝕：①氯離子破壞鈍化層;②氯離子與鐵構成了原電池，在鋼筋表面形成特有的坑蝕;③氯離子與鐵離子生成FeCl2，再溶于水并轉換成Fe(OH)2，釋放出氯離子，周而復始，腐蝕鋼筋，此為極化作用。然而并非氯離子一到達鋼筋表面就能破壞其鈍化保護膜，也就是引起鋼筋的腐蝕，而是當氯離子的濃度超過引起鋼筋腐蝕的臨界氯離子濃度才會發生鋼筋的腐蝕。有研究表明：氯離子臨界濃度與pH值間存在一定的關系，Huasmann發現當[Cl-]/[OH-]>0.6時，鋼筋開始腐蝕。而且只要少數的氯離子就可以周而復始的引發腐蝕，造成惡性循環。Gouda認為氯離子臨界濃度與pH值之間的關系為：pH=0.83logCl-+K(其中K為常數)。到目前為止，關于臨界氯離子濃度引起鋼筋腐蝕的觀點已得到許多科學工作者的認可，同時也取得了一些研究成果。

　　1.2凍融

　　凍融破壞是我國北方地區水工混凝土建筑在運行過程中產生的主要病害，對于混凝土破壞來說，無論酸蝕凍融、堿蝕凍融、還是鹽蝕凍融，都是物理作用及化學作用的綜合效應，而單一的凍融因素破壞過程，則基本上是一個物理變化過程。

　　混凝土在凍融破壞過程中，主要反映其密實度和強度上的宏觀特性呈逐步下降的趨勢，凍結溫度越低和凍結速率越快，混凝土的凍融破壞力越強。混凝土在凍融破壞過程中反映在微觀結構上的變化為微孔含量在逐步增加，微孔直徑在逐步擴大，此時混凝土由密實體逐漸轉變為松散體。可見混凝土微孔結構的增加和微裂縫的發展，導致了混凝土宏觀強度和密實度的降低。

　　1.3 其他影響因素

　　(1)二氧化硫、硫酸鹽及細菌的影響

　　二氧化硫能與混凝土發生中和作用，生成微溶的鈣鹽，此鈣鹽結晶時結合大量的水，使固相體積大大增加，導致混凝土發生結晶性腐蝕。若有硫氧化菌存在時，由于反應：S+O2+H2O→H2SO4生成的 H2SO4不但會引起混凝土的堿度降低，而且還會導致混凝土發生結晶腐蝕。同時，硫酸根離子也能對鋼筋直接產生破壞作用，硫酸根的去鈍化作用能導致鋼筋發生腐蝕。

　　(2)堿—骨料反應

　　堿—骨料反應是混凝土中某些活性礦物骨料與混凝土孔隙中的堿性溶液之間發生的反應。必備的三個條件是活性礦物集料(活性二氧化硅、白云質類石灰巖或粘土質頁巖等)、堿性溶液(KOH、NaOH)和水。溫度、濕度和含鹽量對堿—骨料反應有促進作用。

　　(3)環境濕度的影響

　　鋼筋腐蝕與環境濕度有直接關系，在十分潮濕的環境中，其空氣相對溫度接近于100%時，混凝土孔隙充滿水分，阻礙了空氣中氧氣向鋼筋表面擴散，二氧化碳也難以透入，使鋼筋難以腐蝕。當相對濕度低于60%時，在鋼筋表面難以形成水膜，鋼筋幾乎不生銹，碳化也難以深入。而空氣濕度在80%左右時，有利于碳化作用，混凝中鋼筋銹蝕發展很快。由于環境濕度往往隨氣候和生產情況而變化，因而混凝土會在條件滿足時會碳化，鋼筋會腐蝕。

　　(4)微生物的腐蝕

　　混凝土的腐蝕是一個非常復雜的問題，混凝土的腐蝕往往是各種因素綜合作用所產生的結果，因此分析混凝土腐蝕的原因有利于我們能夠更好的來預防混凝土的腐蝕。

　　2、混凝土腐蝕致鋼筋銹蝕的主要表征

　　混凝土中的鋼筋一旦具備了腐蝕條件，銹蝕便會發生和發展。鋼筋銹蝕是一個電化學過程，由鐵變成氧化鐵，其體積發生膨脹，根據最終產物的不同，可膨脹2～7倍。鋼筋銹蝕破壞的主要破壞特征可歸納為：

　　(1)混凝土順鋼筋開裂

　　混凝土具有較好的抗壓性能，但其抗拉、抗折、抗裂性差，尤其在鋼筋表面混凝土保護層缺乏足夠的厚度時，鋼筋銹蝕產物體積發生膨脹，足以使鋼筋表面發生混凝土順鋼筋開裂。大量試驗研究和工程實踐表明，鋼筋表面銹層厚度很薄時(如20～40μm)，便可導致混凝土順鋼筋開裂。換言之，鋼筋銹蝕導致混凝土開裂是容易發生的。設計、施工、使用、管理及維護人員認識到這一點十分重要。要使混凝土不發生順鋼筋開裂，提高結構構件的耐久性，其方法就是要最大限度地阻止鋼筋生銹，而不應立足于銹蝕發生后再采取補救措施。

　　混凝土一旦發生順鋼筋開裂，腐蝕介質更容易到達鋼筋表面，鋼筋銹蝕的速度將會大大加快。研究和工程實踐表明，這時鋼筋銹蝕的速度，有可能快于裸露于大氣中的鋼筋。這是由于裂縫處更易促成電化學腐蝕的發生和發展。由此引出兩個重要觀念：一是要阻止鋼筋生銹，二是鋼筋銹蝕一旦發生或初見混凝土順鋼筋開裂時，就立即采取防護措施。這是被提高了的新認識，對于防止鋼筋銹蝕破壞、提高結構構件的耐久性具有重要指導意義，更具有巨大經濟價值。

　　(2)“握裹力”下降與喪失

　　混凝土初步發生順鋼筋開裂時，結構物物理力學性能、承載能力等，可能還沒有發生明顯變化(這是人們不重視初始順鋼筋開裂的重要原因之一)。然而隨著裂縫的不斷加寬，混凝土與鋼筋之間的粘結力(握裹力)也隨之下降(下降速度取決于鋼筋銹蝕速度)，鋼筋滑移增大，構件變形。當“握裹力”喪失到一定限度時，局部或整體失效便會發生。這時的鋼筋銹蝕程度也并不一定十分嚴重。那些對“握裹力”敏感的構件，更具重要性。

　　(3)鋼筋應力腐蝕斷裂

　　處在應力狀態下的鋼筋(包括預應力鋼筋)，在遭受腐蝕時有可能發生突然斷裂。世界上曾發生過此類事故，如鋼筋混凝土橋梁、建筑物突然倒塌等。柏林議會大廈屋頂突然塌落，即與鋼筋應力腐蝕斷裂有關。

　　應力腐蝕斷裂可在鋼筋未見明顯銹蝕的情況下發生，斷裂時鋼筋屬于脆斷。這是“腐蝕”與“應力”相互促進的結果：應力可使鋼筋表面產生微裂紋、腐蝕沿裂紋深入、應力再促裂紋開展。如此周而復始，直到突然斷裂。這是一種危險的形式，應引起重視。此外應力腐蝕斷裂與環境介質有關。

　　3、混凝土防腐措施研究分析

　　3.1 添加礦物質粉末

　　礦物質粉末包括硅灰、粉煤灰和磨細高爐礦渣微粉，從而提高水泥漿的密實性，以阻斷腐蝕介質侵入的通道，從而達到防腐的目的。高強黑曜石玻璃粉末是凝固的火山熔巖重新配方熔煉改性而成、直徑小于2微米的特種材料，無毒，生產過程無污染，防輻射、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、隔熱、防滲透、強度高達鋼鐵的12倍以上。高強黑曜石玻璃粉末中含有大量納米級微粒，能堵塞毛細微孔，提高混凝土致密性從而提高防水性能和耐腐蝕性能。此外粉末均為光滑高強玻璃狀微粒，可以大大改善混凝土的均勻性，減少混凝土的結構薄弱點，提高制品的整體結構強度，并且能夠釋放因凝絮作用被水泥顆粒包裹的游離水，起到解絮、減少用水量的作用。還可以和水泥漿中的堿性物質發生化學反應，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝物質，能堵塞混凝土中的毛細組織，提高防水性能。所以添加高強黑曜石玻璃粉末以后混凝土因為強度、防水、耐腐蝕和耐磨性能大大提高。

　　3.2 改善施工工藝

　　(1)選擇合理的水泥種類和鋼筋類別

　　配制水利工程、海洋工程用混凝土時，水泥要求耐腐蝕能力強、抗凍融性好、水化熱低，應優先選用普通硅酸鹽水泥或其他耐腐蝕水泥，而不應采用快硬硅酸鹽水泥等。摻有高爐礦渣、火山灰、粉煤灰、硅藻土等活性熟料可有效阻止腐蝕性離子向混凝土內部滲透。

　　選用不銹鋼筋是國外的一種發展趨勢。這種鋼筋的價格是普通碳素鋼的4～6倍，但它長期的耐腐蝕性足以補償初期投入的成本。無論混凝土種類和暴露狀態，采用這種鋼筋的混凝土保護層厚度可降低到30mm，裂縫寬度允許值放寬到0.3mm，并不需要對不銹鋼筋進行硅處理。

　　(2)增加水泥用量

　　混凝土中鋼筋的銹蝕是由于鋼筋周圍的堿性環境不復存在，保護環境消失。如果提高水泥的含量，堿性環境就會增加，碳化使堿性消失就會需要更長的時間，從而使鋼筋受到保護的時間相應延長了，增加了混凝土結構的耐久性。

　　(3)增加混凝土保護層厚度

　　增加混凝土保護層厚度，使毛細孔更加不連續，各種物質侵入的難度增大，混凝土碳化到達鋼筋表面的時間就大大延長，從而減少了鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕的可能。

　　(4)采用較低的水灰比

　　使用較低的水灰比和對混凝土進行足夠的養護，減少毛細孔的數量，使氯化物的侵入和碳化作用的發生更加困難。另外在混凝土澆筑過程中，應加強對混凝土的振搗，減少混凝土中的氣泡，增大混凝土的密實性，減少混凝土的空隙。

　　3.3 對混凝土進行表面處理

　　(1)對混凝土表面涂覆防腐涂料

　　在施工中常用的而且使用效果比較好的涂料有氯化橡膠漆類、聚氨脂漆類和氟樹脂涂料等。氯化橡膠面漆性能穩定，耐侯性較好，干燥也較好，漆膜具有重涂性，多年以后重涂也可以保持良好的附著力;聚氨脂面漆與氯化橡膠面漆相比性能更為優異，且其保色、保光性更好，重涂也較為簡單，保護周期可達20年左右;氟樹脂涂料是將氟樹脂與多元醇和固化劑多異氫酸混合，形成氨脂鍵的一種涂料，耐侯性及重涂性都很優異，同時光澤度也較好，保光、保色及抗紫外線和抗老化能力較強，該涂料防腐效果最好，但價格也最貴。

　　(2)對混凝土表面添加保護層

　　在鋼筋混凝土的表面增加保護層，可以有效地避免混凝土與土壤、海水以及其他腐蝕混凝土物質的接觸，可以有效地達到防腐的目的，延長混凝土的使用壽命。

　　4、結論

　　鋼筋混凝土基本的防腐措施，主要有添加礦物質粉末、改善施工工藝、采用纖維混凝土結構、對混凝土進行表面處理等方法。