氯离子对钢筋混凝土腐蚀机理的影响研究

水泥混凝土中氯离子的来源及危害

摘要：探讨了混凝土中氯离子的来源、危害和对钢筋的腐蚀作用机理。

关键词：建筑工程；混凝土结构；氯离子；腐蚀；作用机理

前言：混凝土具有结构性能优越，造价成本低等优点，因而成为建筑工程主要施工材料。混凝土结构的性能和质量直接影响着建筑工程的质量和效果。但对于其耐久性的问题，一直是工程材料界关注的重点。而钢筋的锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。其中氯离子去钝化引起的钢筋腐蚀是最为严重和普遍的。鉴于此，对混凝土结构中钢筋的的侵蚀机理和氯离子的来源进行研究，对于有效控制和减少氯离子对混凝土钢筋的腐蚀影响，提高混凝土结构的质量和效果具有重要意义。

一、混凝土中氯离子的来源

混凝土中氯离子的来源主要是水泥、砂子、水和外加剂等主要原材料以及建筑所处环境中的渗透进入。

1、水泥中的氯离子

水泥中氯离子的来源主要是原料、燃料、混合材料和外加剂，由于氯盐在水泥生产中具有明显的经济价值：一方面，它可以作为熟料煅烧的矿化剂，能够降低烧成温度，有利于节能高产；它不仅能有效的提高水泥的3天强度，而且可以降低混凝土中水的冰点温度，防止混凝土早期受冻。故而在广泛的应用的同时。也带入了一定的氯盐到水泥中。

2、砂石料中的氯离子

天然砂石料中，河砂中氯离子含量较低。天然海砂，盐渍土地区的沙石料中，砂子和石子表面吸附了很多的氯盐，其氯离子含量必然较大。即使经过多次清洗也不可避免的会有氯离子的残留。如果清洗沙石料的水存在氯盐，会对砂石料二次污染。

3、水中的氯离子

常规混凝土拌合用水为城市自来水，其氯离子含量较少。如果使用地表水、地下水、再生水、生产企业循环水和冲洗设备用水，甚至海水，则可能导致氯离子含量超标。尤其是盐渍土地区的水，未经过净化处理,氯离子含量较高。

4、外加剂中的氯离子

为改善混凝土的工作性能常常需要添加各种外加剂，比如减水剂、早强剂、防水剂、防冻剂等，很多都含有氯盐成分，如氯化钙、硝酸盐等，在使用时不仅要考虑混凝土的工作性能，还要严格控制外加剂的掺量，以防止氯离子超标。

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浅谈氯盐对钢筋混凝土侵蚀机理和防治措施

作者：龙人凤 王东博

来源：《建筑与文化》2013年第02期

【摘 要】 氯离子进入混凝土中能够引起钢筋锈蚀，是影响混凝土耐久性的重要原因之一。本文通过查阅多方资料并结合部分经验阐述了氯离子在混凝土中的传输机理、氯盐的渗透性及其发生的电化学反应、氯离子对混凝土的侵蚀机理，最后提出了防止氯盐对混凝土侵蚀所采取的一些措施，可更好的指导实践，以期为同行提供参考。

【关键词】 氯离子；钢筋混凝土；传输机理；渗透；侵蚀机理；防治措施

0 引言

钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构最常见的问题，而引起钢筋腐蚀的关键因素是氯离子对钢筋混凝土结构的侵入。众所周知，氯离子的侵入能够导致混凝土构件中的钢筋脱钝，引起钢筋锈蚀，致使钢筋混凝土结构或构筑物的服役性能退化乃至失效破坏，成为当今世界影响钢筋混凝土耐久性的最主要因素。混凝土中引起钢筋锈蚀的氯离子源于外渗和内掺两种方式。外渗主要来自于混凝土的使用环境，如近海建筑物、使用化冰盐的桥梁和公路、盐碱地及盐污染的工业环境，氯离子可以从外部渗入到混凝土的内部，从而引起钢筋的腐蚀；而内掺主要来自于拌制用细骨料中所含氯离子（比如海砂）及拌制用水中所含氯离子[1]。为了防止钢筋锈蚀，人们研究开发了一系列防护措施，如增加混凝土保护层厚度，使用高性能混凝土，对混凝土表面进行涂层，进行阴极电流保护和添加缓蚀剂等。

1 氯离子在混凝土中的传输机理

氯离子渗入混凝土是一个缓慢的过程，但是相对于钢筋混凝土结构50～150年的设计工作寿命，其渗入速率就显得非常快。Cl–在混凝土中的渗透迁移能力较强，只要混凝土中有Cl–浓度梯度存在，就会有Cl–迁移。通常氯离子通过混凝土内部的孔隙和微裂缝从周围环境向混凝土内部传递，氯离子侵入混凝土的方式有以下几种：

（1）扩散作用：从浓度高的地方向浓度低的地方转移；

氯离子对混凝土耐久性的影响研究

一、研究背景与意义

混凝土作为建筑工程中最常用的材料之一，其耐久性一直是人们关注的焦点。而氯离子是混凝土中最常见的一种化学物质，其存在会对混凝土的耐久性产生不良影响。因此，研究氯离子对混凝土耐久性的影响，对于深入了解混凝土的性能，提高混凝土的耐久性具有重要意义。

二、氯离子对混凝土的影响机理

（一）氯离子的渗透与扩散

混凝土中的氯离子主要来源于混凝土配料中的氯化物，如氯化钠、氯化钾等。在混凝土中，氯离子会随着水分的渗透和扩散进入混凝土中。当氯离子的浓度达到一定程度时，就会对混凝土中的钢筋产生腐蚀作用，从而降低混凝土的耐久性。

（二）氯离子与混凝土中的化学反应

氯离子可以与混凝土中的硅酸盐和氢氧化钙等物质发生化学反应，形成氯化钙和氯化铝等产物。这些反应会改变混凝土的化学性质，从而影响混凝土的耐久性。

（三）氯离子对混凝土中钢筋的腐蚀作用

当混凝土中的氯离子浓度达到一定程度时，会对混凝土中的钢筋产生腐蚀作用，从而降低混凝土的耐久性。氯离子可以通过混凝土的孔隙进入混凝土中，进而与钢筋表面的氧化物发生反应，形成氯化铁等产物，从而导致钢筋的腐蚀。

三、氯离子对混凝土耐久性的影响研究方法

（一）混凝土抗氯离子渗透性试验

混凝土抗氯离子渗透性试验是通过测试混凝土在一定条件下对氯离子的渗透程度来评价混凝土的耐久性。该试验通常采用荷重法、电阻法、电化学阻抗法等方法进行，可以定量评估混凝土的抗氯离子渗透性能。

（二）混凝土钢筋腐蚀试验

混凝土钢筋腐蚀试验是通过模拟混凝土中的氯离子腐蚀作用，评估混凝土中钢筋的腐蚀程度。该试验通常采用电化学腐蚀法、自然腐蚀法等方法进行，可以定量评估混凝土中钢筋的腐蚀程度。

四、氯离子对混凝土耐久性的影响研究结果

（一）氯离子对混凝土抗压强度的影响

氯离子的存在会对混凝土的抗压强度产生不良影响。研究表明，在一定浓度下，氯离子会导致混凝土中的孔隙率增大，从而降低混凝土的密度和抗压强度。此外，氯离子还会与混凝土中的水泥石和骨料等物质发生化学反应，加速混凝土的老化和劣化。

解析混凝土的抗氯离子渗透性能研究

摘要：随着科技经济的不断发展，耐久性能优异的高性能混凝土在建筑工程中得到了越来越广泛的应用。混凝土的耐久性向来是材料科学以及技术探究的重点之一，它直接影响到建筑物的使用寿命。而混凝土的抗氯离子性是衡量混凝土耐久性的最重要指标之一，另外，当前通常用混凝土的抗氯离子性能来表示混凝土的抗渗透性能。本文就针对混凝土的抗氯离子渗透性能研究进行简要的解析。

关键词：混凝土 抗氯离子 渗透性能 研究

一、氯离子对混凝土产生的负面影响

混凝土中，钢筋锈蚀机理一般分为化学腐蚀以及电化学腐蚀，其中的电化学腐蚀的危害更为强大。碱性条件下，由于钢筋表面有一层钝化膜，能够自我保护，进而不被锈蚀。但是当混凝土中的碱度降低的时候，钝化膜就会变得不稳定，腐蚀微电池就会形成，进而锈蚀钢筋。如果钢筋所处环境中存在着氯离子，那么氯离子就会加快电化学腐蚀的速度，其中的作用机理是：1.损坏金属钝化膜——金属表面的氯离子吸附在钝化膜上面，能够降低混凝土的局部碱性，进而损坏钝化膜；2.导电——一方面，氯离子能够降低混凝土的电阻，这样一来就加速了钢筋的电化学腐蚀速度，另一方面，氯离子会提高混凝土的吸湿性，这样也会降低混凝土的电阻，进而加快电化学腐蚀速度；3.氯离子能够产生电化学腐蚀当中的阳极去极化作用，最终加快电化学腐蚀速度。

二、影响混凝土抗氯离子渗透性能的主要因素

混凝土抗氯离子渗透性能主要和混凝土的配合比、内部孔隙率以及空隙液组成等等相关，下面简要地讨论一下影响混凝土抗氯离子渗透性能的主要因素。

（一）混凝土的配合比

混凝土的配合比中如果水灰比增大的话，混凝土内部的孔隙率就会随之提高，进而会导致氯离子的扩散系数增大。所以，混凝土的水灰比务必要在某种程度上反映出混凝土自身的密实度，一定要按照一定的比例进行配合。

（二）混凝土的孔隙碱度

研究学者通常认为氯离子会损坏金属的钝化膜，不单单只是取决于钢筋周遭混凝土孔隙中氯离子的浓度，更为重要的是[Cl ]／[OH ]。著名的Housmann学者