浅析钢筋混凝土中钢筋的腐蚀与防腐措施

混凝土的腐蚀与防腐措施

混凝土作为一种常见的建筑材料，在各种工程中被广泛使用。然而，混凝土也容易受到腐蚀的影响，从而降低其强度和使用寿命。本文将探讨混凝土的腐蚀原因以及可采取的防腐措施。

一、混凝土的腐蚀原因

混凝土的腐蚀主要是由于以下几个方面原因：

1. 外界环境因素：混凝土通常在各种恶劣的环境中使用，例如海洋环境中的盐雾、酸雨等，这些环境对混凝土的腐蚀作用较大。

2. 内部因素：混凝土中的一些化学成分本身就具有腐蚀性，例如硫酸盐、氯离子等，它们会与混凝土内部的钙石灰石反应，导致混凝土的腐蚀。

3. 缺陷与损伤：混凝土结构中的裂缝、孔洞等缺陷会导致水分和气体渗透到混凝土内部，从而引发腐蚀。

二、混凝土腐蚀的分类

根据腐蚀的形式，混凝土腐蚀可以分为以下几种类型：

1. 碳化：主要是由于二氧化碳进入混凝土中与钙石灰石反应，导致钢筋腐蚀和混凝土强度降低。

2. 氯盐侵蚀：海水中的氯离子会渗透到混凝土中，与钢筋发生化学反应，进而破坏混凝土结构。 3. 硫酸盐侵蚀：硫酸盐在一些工业废水中存在，会与混凝土内的钙石灰石反应，导致混凝土的腐蚀。

4. 冻融循环：在低温和高温交替时，水在混凝土中冻结和融化，会引起混凝土的体积变化和开裂，从而导致腐蚀。

三、混凝土防腐措施

为了延长混凝土的使用寿命和提高结构的稳定性，人们采取了各种防腐措施，下面介绍几种有效的方法：

1. 表面涂层：通过在混凝土表面涂覆阻隔涂层，可以有效地防止外界环境因素对混凝土的侵蚀。涂层可以是聚合物涂料、硅酸盐涂料等，选择合适的涂层取决于具体使用环境。

2. 防水处理：混凝土的水化反应过程中会产生较多的孔隙和细小裂缝，这些都是混凝土腐蚀的通道。通过混凝土防水处理，可以减少这些通道，阻止水分和气体的渗透。

3. 添加防腐剂：在混凝土的配比中添加防腐剂，可以改善混凝土的耐腐蚀性能。例如，添加硅酸盐、硫酸盐等化学物质，可以减少混凝土与外界环境的反应。

民蕾科技　２０１０年第４期　建筑・规划・设计　简述钢筋混凝土结构的腐蚀与维护措施　吕克　（黑大高等级公路管理处，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：随着我国经济建设的发展和高性能混凝土的广泛采用，基础设施建设中的钢筋混凝土构件，在５０～１００年内免维修将成为可能。但在过　去已建成投入使用的大量的基础设施维修也迫在眉捷，而现有的维修技术只能是坏了修，修了坏。如果采用有机高分子材料再配之以偶联剂，发挥　键能作用，使硅酸盐、钢筋表面与高分子树脂粘结成为高密封性的整体，让深度腐蚀破损的钢筋混凝土得到恢复，并防止再次腐蚀，是解决钢筋混凝　土防腐蚀的一个良好对策。　关键词：钢筋混凝土；腐蚀；危害；修补　１钢筋混凝土腐蚀原因的分析　钢筋与混凝土是两种互为依托的复合结构材料，在正常情况下经　久而不会损坏。因为在ｐＨ≥１２　６的混凝土包裹下的钢筋是不会腐蚀　的；ｐＨ＜ｌ　１．５（临界值）时，钢筋表面的钝化膜就不稳定；当ｐＨ＜９．８８　时钝化膜完全破坏。　１）混凝土与钢筋本身存在缺陷。　混凝土是一种多孔性的易脆材料；因水化放热、凝固干缩而产生　裂纹，有害物质就会经由最短的路径直接进入混凝土中，使钢筋表面　环境的ｐＨ值降至９以下。钢筋自身的不均匀性和活泼性使之极易受　到介质的腐蚀。这是钢筋混凝土腐蚀的内因。　２）化学介质的腐蚀。　腐蚀钢筋混凝土的化学介质主要有碳酸性物质和氯化物，其次是　硫酸盐的侵蚀。环境中的ＣＯ　气体通过多孔性混凝土的毛细管渗入，　可使孔液的ｐＨ值降低到８．３左右，当碳化深度到达钢筋表面时钢筋从　钝化状态进入活化状态，引起钢筋锈蚀膨胀，混凝土顺筋开裂。杭州　湾海域的氯化物一般在１．３６％，电阻率６２．２ｎ・ｃｍ，当ｃｌ到达钢筋表面　ｐＨ值会由腐蚀产物Ｆｅ２’的水解而降低，在极端条件下阳极闭塞区的　ｐＨ值可以达到３．５左右，腐蚀速度高达１　１７５ｍｎｄａ，这是钢筋混凝土腐　蚀的外因。　２对腐蚀的表面处理方法　表面处理包括除锈和控制钢材表面粗糙度。常用的除锈作法是采　用手工工具或机械处理、喷砂处理、化学剂处理等。在实际施工中，　我们可根据工程特点，劲性钢柱采用手工除锈来质量满足要求；对场　外露天堆放的劲性钢柱，由于本身表面锈蚀程度较轻，且交叉叠放，　数量较多，若全部进行表面处理，不仅需租借吊车进行翻转，工作量　巨大，得不偿失，故可以暂不给予除锈处理，可以在日后的施工中边　用边处理。　３防护措施　１）改变传统观念。　钢筋混凝土腐蚀的内因是混凝土本身的多孔性和脆性，又存在干　缩裂纹；腐蚀的外因是介质的逐渐侵入改变了钢筋环境，这种侵入的　过程需要要几年的时间。针对腐蚀的内因首先要改变混凝土裂纹“难　免论”和存在裂纹“无害论”，着眼于提高性能混凝土的致密性和耐久　性，改变传统的高强度追求，从这种传统思路中解脱出来。　２）克服不作为观念。　“职务任期之内不出明显的工程质量事故就完事了，何必管它５Ｏ　年１００年呢”，　“投资工程建设施工验收合格就完成任务了，至于腐蚀　大修是生产成本的事”。持这种观念的也许是少数施工者，笔者将其称　之为“不作为职务　，这是由于体制、机制上的不完善和一些技术规　范、规程相对滞后而造成的。国务院２７９号令要求执行“全寿命责任　制”，因此，提高思想认识，克服不作为观念，应当成为防腐蚀工程的　重要原则之一。　３）努力攻克高性能混凝土的技术关键。　２Ｏ世纪８Ｏ年代末９０年代初出现高性能混凝土（ＨＰＣ）之后，各　国投入了大量的人力和物力进行研究，我国也投资了大量的资金开展　了“高强与高性能混凝土”课题研究。２０００年１２月，交通部颁发的　行业标准中把高性能混凝土列人《海港丁程混凝土结构防腐蚀技术规　范》［ＪｒｒＪ２７５—２０００］中。目前，世界上已经有许多国家许多大的基础　设施工程都应用了高性能混凝土技术。　４钢筋锈蚀的修补与结构加强　工程重新开工时，应先将原浇筑的ｌｍ高低强度混凝土凿掉。对　靠近楼面原锈蚀较严重的基脚处钢筋，应经检测修补并予以结构加强。　１）锈蚀检测。　基脚钢筋经全面除锈后采用抽样直接观察法来测定锈蚀程度。具　体作法为：利用游标卡尺量测钢筋的剩余直径、锈蚀深度、长度及锈　蚀物的厚度，用软尺量测钢筋的剩余周长。量测钢筋的剩余直径和剩　余周长前，应对钢筋除锈至露出金属光泽。　２）钢筋修补。　ａ．根据测定的钢筋锈蚀程度计算钢筋有效面积的减少量，从而确　定增焊补强钢筋的相应面积。在确定补强钢筋时，钢筋应适量加粗　１Ｏ％～１５％．预留出一定的强度储备。　ｂ．凿除原结构墙柱顶面混凝土，深度至少超过受严重锈蚀需补强　钢筋部位以下１０ｄ（ｄ为原钢筋与增焊补强钢筋直径最大者），并对需　增焊钢筋的整个搭接长度范围内的原钢筋表面的水泥砂浆、混凝土、　铁锈等进行彻底清除。　ｃ．用补强钢筋与原钢筋两端以ｌＯｄ分别进行搭接焊。　ｄ．对于个别整根钢筋需加强或替换的应予以通长加强或替换，需　特别注意接头应符合有关规范要求。　３）｝昆凝土修补。　ａ．对于表面有油污的混凝土应用丙酮清洗。　ｂ．对于表面有被钢筋锈水污染的混凝土，可采用酸液清洗进行化　学除锈，也可将其修凿干净，用与原结构混凝土成分相同的水泥砂浆　（当污染较浅时）或比原结构混凝土高一等级的细石混凝土（修凿较深　时）抹压密实平整。　４）结构自身加强。　由于锈蚀表面钝化层被破坏的除锈钢筋在混凝土中抗腐蚀能力大　大降低，因此在续建施工结构柱墙时应采取必要的预防措施，加强抗　腐蚀强度，以提高结构自身的抗腐蚀能力。　ａ．经设计单位同意，可将层柱截面尺寸、墙体厚度增加２０ｍｍ，以　加大钢筋的保护层厚度ｌＯｍｍ（净截面尺寸均不变）。　ｂ．在原钢筋除锈补焊加强后和新混凝土浇筑前，对基脚锈蚀较严　重的钢筋表面涂刷一层亚硝酸盐溶液，并在新浇筑混凝土中掺加水泥　重量１％的亚硝酸钠钢筋阻锈剂，以起到延缓钢筋锈蚀的作用，提高混　凝土的密实性和强度。　ｃ．在浇筑混凝土前用压力水冲洗原混凝土表面，使原混凝土浸水　充分饱和（约需湿润１２ｈ），但不能出现积水。　ｄ．为尽量提高混凝土的密实度，每立方米混凝土中的水泥用量应　大于３５０ｋｇ，骨料级配为二级，砂率大于３８％，水灰比小于０．５，并掺　人减水剂和加气剂，使混凝土有一定的抗渗功能。　目前．在我国各地因各种因素而停建、缓建的钢筋混凝土工程为　数众多，这些工程必须采取既经济又有效的防腐维护措施，以确保工　程结构的安全。特别要对计划长期停工的工程，更应该对钢筋混凝土　工程的管理、设计、施工等采取切实有效的防腐维护措施，这样才能　确保工程续建时结构的安全性。

混凝土的抗腐蚀性能与防腐措施

混凝土是一种普遍应用于建筑、基础设施和工程结构中的材料，其重要性不可忽视。然而，随着时间的推移，混凝土很容易受到气候、化学物质和其他外部因素的腐蚀影响。因此，了解混凝土的抗腐蚀性能以及采取相应的防腐措施是至关重要的。

一、混凝土的抗腐蚀性能

1. 抗硫酸盐腐蚀性能

硫酸盐是混凝土结构最常见的腐蚀因素之一。当混凝土暴露在高硫酸盐含量的环境中时，硫酸盐会与混凝土中的钙、铝、硅等元素发生化学反应，导致混凝土的体积膨胀，并逐渐破坏混凝土的结构。因此，在建筑设计和施工中，应根据所处环境的硫酸盐浓度来选择合适的混凝土配方，增加混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。

2. 抗氯离子腐蚀性能

氯离子是另一个常见的混凝土腐蚀因素。当混凝土中的氯离子浓度过高时，它们会渗透到混凝土内部，并与混凝土中的钢筋发生腐蚀反应，导致钢筋锈蚀和混凝土的开裂。为了增强混凝土的抗氯离子腐蚀性能，可以使用掺有氯离子抑制剂的混凝土，或者在混凝土表面涂覆防水涂料来减少氯离子的侵入。

3. 抗碳化腐蚀性能 碳化是混凝土腐蚀的另一个重要原因。当混凝土暴露在高浓度二氧化碳或其他酸性气体的环境中时，碳酸反应会导致混凝土中的钙化合物溶解，降低混凝土的碱度，使得钢筋失去保护，从而引起钢筋锈蚀和混凝土的脆化破坏。为了提高混凝土的抗碳化腐蚀性能，可以控制混凝土中碳化的深度和速度，增加混凝土的碱度，并采取有效的防护措施，如表面抹灰、涂层或防碳化涂料等。

二、混凝土的防腐措施

1. 混凝土配方设计

混凝土配方设计是防腐的基础。在设计混凝土配方时，应综合考虑施工环境、材料性能和使用要求等因素。选择合适的胶凝材料、骨料、掺合料和外加剂，并按照一定比例组合，以提高混凝土的强度、致密性和耐腐蚀性。

2. 表面防护措施

混凝土表面的防护措施可以有效减少腐蚀的发生。常见的表面防护措施包括表面抹灰、喷涂防水涂料和涂层等。抹灰可以填平混凝土表面的毛细孔隙，减少水分和有害物质的渗透。防水涂料和涂层可以形成一层保护膜，隔绝气体和液体的侵入，延长混凝土的使用寿命。

浅谈风电项目钢筋混凝土防腐蚀等级划分、地域划分及对应措施方法

通常钢筋混凝土防腐蚀等级划分为强腐蚀、中腐蚀、弱腐蚀、微腐蚀4个等级。混凝土及钢筋混凝土材料埋设在各种类型的土壤中,都会不同程度地遭受各种侵蚀介质的腐蚀损坏。其腐蚀形态、腐蚀规律、腐蚀机理及主要影响因素与土壤类型、土壤理化性质及微生物的种类和含量有着直接的关系。一、我国主要土壤腐蚀性分类1、中碱性土壤对混凝土材料的腐蚀我国中原、华北、东北等地区的土壤一般为中碱性土壤。中碱性土壤对混凝土材料的腐蚀属于溶出性腐蚀,属于弱腐蚀或中等腐蚀。主要影响因素是土壤含水率、土壤透水性及硫酸盐等腐蚀介质的含量。2、酸性土壤对混凝土材料的腐蚀我国南方各省的砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤等土壤属酸性土壤类别。酸性土壤对混凝土材料的腐蚀属分解性腐蚀,属中等腐蚀。在酸性土壤中进行项目时,对地下部分混凝土结构,要配制高强高性能混凝土和必要的外防护措施。特别是在深圳地区更应加强防护。3、内陆盐土对混凝土材料的腐蚀我国新疆、青海、甘肃、内蒙等地区的土壤类别属内陆盐土。此种土壤对混凝土材料产生极严重的膨胀性腐蚀破坏,属强腐蚀或极强腐蚀性土壤。在内陆盐土地区,特别是在盐化内陆盐土、盐渍内陆盐土地区进行项目时,地下部分必须采取防腐措施,要配制耐腐蚀高性能混凝土,混凝土结构外围要作防腐蚀隔离层。4、滨海盐土对混凝土材料的腐蚀我国沿海地区的土壤属滨海盐土。滨海盐土中的盐分组成主要是氯化物和硫酸盐。滨海盐土对混凝土材料的腐蚀,主要是硫酸盐对混凝土材料的膨胀性破坏,以及氯化物对混凝土中钢筋的锈蚀。滨海盐土中含有大量的氯化物,它的存在一方面破坏钢筋的钝化膜,从而加速钢筋的锈蚀;另一方面对硫酸盐的腐蚀具有抑制作用:氯离子与硬化水泥石中的水化铝酸钙反应生成氯铝酸钙,从而减少了具有膨胀性破坏作用的水化硫铝酸钙(钙矾石)的生成量。二、抗腐蚀的基本方法概述1、混凝土原材料处理水泥：普通水泥或硅酸盐水泥因其早期强度高、碱度高、碳化慢、品种稳定而成为首选品种。水泥强度等级按规范要求不低于C35(有抗冻要求的不低于C45)。注意应避免使用早强水泥(水化速率过快,水化热大,混凝土收缩裂缝多,且熟料中硅酸二钙含量比例低,后期强度增长缓慢)。粗细骨料：石子可用花岗石或石灰石类级配碎石,但要筛除针状和片状颗粒,也可用级配河卵石。不得用活性的骨料以免产生碱骨料反应(我省基本无此问题)。砂应使用河砂,不应使用海砂(因现有施工人员素质和管理水平难以保证海砂冲洗后氯化钠总含量不得超过干砂质量千分之一的防腐蚀要求)。外加剂：适量的外加剂可提高混凝土密实性和耐腐蚀能力。常用的外加剂有钢筋阻锈剂、引气剂、混凝土减水剂等。要注意的是,外加剂化学组成中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋钝化膜破坏而带来隐患,故应事先检测其氯盐含量。2、控制混凝土的水灰比和水泥用量最大水灰比是保证水泥充分水化及混凝土和易性的用水量。理论上硅酸盐水泥水化结合水仅需水泥质量的23%左右,但为了维持孔隙中供水畅通以保证水化反应,同时保证施工时的和易性(也可加入减水剂来实现)往往需要达到最大水灰比的用水量。用水量如再多则自由水蒸发加剧,混凝土裂缝快速增加,不利于防腐蚀。3、严格保证混凝土保护层的厚度强腐蚀：梁、柱等条形构件混凝土保护层厚度不少于40mm，基础、外墙、结构底板构件混凝土保护层厚度不少于50mm。中、弱腐蚀：梁、柱等条形构件混凝土保护层厚度不少于35mm，基础、外墙、结构底板构件混凝土保护层厚度不少于50mm。4、加强混凝土的养护为防止混凝土水份蒸发过快造成干缩裂缝以及混凝土水化过程温差较大造成温度裂缝,应保证水化过程适宜的温、湿度。故应加强混凝土成型后养护,特别是早期养护。5、钢筋与混凝土的表面防护强腐蚀性：1）环氧沥青或聚氨酯沥青涂层，厚度不少于500μm。2）聚合物水泥砂浆，厚度不少于10mm。3）树脂玻璃鳞片涂层，厚度不少于300μm。中腐蚀性：1）涂刷2遍沥青冷底子油，沥青胶泥涂层，厚度不少于500μm。2）聚合物水泥砂浆，厚度不少于5mm。3）环氧沥青或聚氨酯沥青涂层，厚度不少300μm。弱腐蚀性：1）表面可不做处理。2）涂刷2遍沥青冷底子油，沥青胶泥涂层，厚度不少于300μm。3）涂刷2遍聚合物水泥浆。6、混凝土垫层处理措施强腐蚀性：1）采用沥青混凝土，垫层厚度不少于120mm。2）采用聚合物水泥混凝土，垫层厚度不少于120mm。中腐蚀性：1）采用沥青混凝土，垫层厚度不少于100mm。2）采用碎石灌注沥青处理，垫层厚度不少于150mm。弱腐蚀性：选用混凝土等级不低于C20，垫层厚度不少于100mm。7、混凝土基础梁表面处理措施强腐蚀性：1）环氧沥青、聚氨酯沥青贴玻璃布，厚度不少于1mm。2）树脂玻璃鳞片涂层，厚度不少于500μm。3）涂刷聚合物水泥砂浆，厚度不少于15mm。中腐蚀性：1）涂刷环氧沥青或聚氨酯沥青，厚度不少于500μm。2）涂刷聚合物水泥砂浆，厚度不少于10mm。3）涂刷树脂玻璃鳞片涂层，厚度不少于300μm。弱腐蚀性：1）涂刷环氧树脂沥青涂层，或聚氨酯沥青涂层，厚度不少于300μm。2）涂刷聚合物水泥砂浆，厚度不少于5mm。3）涂刷2遍聚合物水泥浆。三、桩基础抗腐蚀处理措施详述桩基础环境钢筋混凝土腐蚀通常为硫酸盐腐蚀、氯离子腐蚀、PH腐蚀。强腐蚀环境下宜选用预制钢筋混凝土桩，中、弱腐蚀环境下宜选用混凝土灌注桩。1、预制钢筋混凝土桩硫酸盐腐蚀：1）采用抗硫酸盐或硅酸盐水泥施工。2）添加适当抗硫酸盐外加剂。3）增加桩身混凝土腐蚀量，强腐蚀环境下不少于30mm，中等环境下不少于20mm。4）强腐蚀环境下，表面涂刷不少于500μm防腐蚀涂层；中等腐蚀环境下涂刷不少于300μm防腐蚀涂层。氯离子腐蚀：1）加入钢筋阻锈剂、矿物掺和料。2）强腐蚀环境下，表面涂刷不少于500μm防腐蚀涂层；中等腐蚀环境下涂刷不少于300μm防腐蚀涂层。PH腐蚀：1）增加桩身混凝土腐蚀量，强腐蚀环境下不少于30mm，中等环境下不少于20mm。2）强腐蚀环境下，表面涂刷不少于500μm防腐蚀涂层。中等腐蚀环境下涂刷不少于300μm防腐蚀涂层。2、钢筋混凝土灌注桩硫酸盐腐蚀：1）采用抗硫酸盐或硅酸盐水泥施工。2）掺入矿物掺合料。3）增加桩身混凝土腐蚀量，中等腐蚀环境下不少于40mm，弱环境下不少于20mm。氯离子腐蚀：1）掺入钢筋阻锈剂。2）掺入矿物掺合料。PH腐蚀：1）增加桩身混凝土腐蚀量，中等腐蚀环境下不少于40mm，弱环境下不少于20mm。四、升压站砌体结构抗腐蚀处理措施详述腐蚀条件下，升压站附属建筑若选择砖砌体结构，其材料建议选用烧结普通砖、烧结多孔砖，强度等级可选用MU30、MU25、MU20。若选用砌块砌体结构，其材料建议选用混凝土小型空心砌块，强度等级可选用MU15、MU20。但在强、中等腐蚀条件下，基础不宜选择砖基础。砌体墙面用1:2水泥砂浆抹面处理，后根据防腐等级进行面层防护。腐蚀条件砌体结构表面处理措施：强腐蚀环境下：涂刷不少于160μm防腐涂层（保护层使用年限10~15年）；涂刷不少于120μm防腐涂层（保护层使用年限5~10年）；涂刷不少于80μm防腐涂层（保护层使用年限2~5年）。中腐蚀环境下：涂刷不少于120μm防腐涂层（保护层使用年限10~15年）；涂刷不少于80μm防腐涂层（保护层使用年限5~10年）；聚合物水泥浆2遍（保护层使用年限2~5年）。弱腐蚀环境下：涂刷不少于80μm防腐涂层（保护层使用年限10~15年）；聚合物水泥浆2遍（保护层使用年限5~10年）；可不做表面防护处理（2~5年）。