混凝土结构的腐蚀机理及防腐措施

混凝土抗硫酸盐腐蚀机理与防治策略探究1、硫酸盐侵蚀混凝土劣化机理当环境中的硫酸盐离子进入水泥石内部以后，会与水泥石中的一些固相发生化学反应，生成一些难溶物引起的。

这些难溶物一般强度很低，并且在生成时会产生体积膨胀，引起混凝土的开裂、剥落和解体，此外还会使水泥石中的CH和C-S-H等组分溶出或分解，使混凝土失去强度和粘结力。

混凝土硫酸盐侵蚀主要有以下几种[1][2]。

1.1钙矾石膨胀破坏环境中的SO42-会与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙（钙矾石，3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O）。

钙矾石是一种溶解度非常低的盐类矿物，即使在石灰浓度很低的溶液中也能稳定存在。

钙矾石晶体会结合大量的水分子，其体积比水化铝酸钙增加了2.2倍。

并且钙矾石在析出时会形成及其微细的针状或片状晶体，在水泥石中产生很大的内应力，引起混凝土结构破坏。

1.2石膏膨胀破坏当SO42- 大于1000mg/L时，同时水泥石的毛细孔被饱和石灰溶液填充的情况下，会有石膏晶体析出：Ca（OH）2+2H2O→CaSO4·2H2O+2OH-生成的CaSO4·2H2O体积增大1.24倍，导致混凝土内部膨胀应力增加而破坏；同时消耗了水泥水化生成的CH，使胶凝物质分解失去强度。

若水泥处于干湿交替状态，即使SO42-浓度不高，也往往会因为水分蒸发而使侵蚀溶液浓缩，石膏结晶侵蚀成为主导因素。

1.3MgSO4溶蚀-结晶破坏MgSO4破坏是最严重的一种，即使掺硅灰的混凝土也难以抵抗MgSO4的侵蚀。

因Mg2+与SO42-均为侵蚀源，二者相互叠加，构成严重的复合侵蚀。

除石膏或钙矾石的膨胀破坏外，还会使氢氧化钙转化为氢氧化镁，降低碱度，破坏C-S-H水化产物稳定存在的条件，使C-S-H分解，造成水泥基材强度与粘结性损失。

1.4碳硫硅钙石溶液-结晶型破坏在硫酸盐腐蚀过程中还会产生碳硫硅钙石（CaSO3·SCaSO4·CaSiO4·15H2O），其生成途径有两种，一是C-S-H与硫酸碳酸盐直接反应生成，二是由钙矾石过度相逐渐转变而成[3]。

钢筋混凝土的腐蚀机理与防护技术应用论文在工程设计中，场地地下水、土常常具有腐蚀性，腐蚀严重影响混凝土结构耐久性、可靠性。

在生产建立中的各类建、构筑地基根底常用的结构形式一般为钢筋混凝土结构，这些根底与地下水、土直接接触，建构筑物根底受到腐蚀性水、土的侵蚀，会引起根底混凝土剥落、丧失强度、钢筋锈蚀等现象，从而降低根底的耐久性，直接影响整个结构的使用平安。

因此，防腐蚀设计以成为建构筑物根底设计不可缺少的内容。

钢筋混凝土的腐蚀分为两局部：一局部是混凝土的腐蚀，另一局部是钢筋的腐蚀。

这里主要讲述硫酸盐及氯离子对钢筋混凝土的腐蚀机理。

2.1硫酸盐对混凝土的腐蚀机理。

混凝土硫酸盐腐蚀的机理是一个非常复杂的物理、化学过程，硫酸盐侵蚀引起的危害包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解，主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物，使其丧失强度。

硫酸盐侵蚀的物理作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中，在没有与混凝土中的组分发生化学反响以前，在干湿循环状态下，外部环境中的硫酸钠吸水发生结晶膨胀。

硫酸钠吸水后体积膨胀，一般表现为混凝土外表开裂、强度降低。

硫酸盐侵蚀的化学作用是指水土中的硫酸根离子通过混凝土孔隙进入混凝土结构中后与混凝土中的不同组分发生一系列的化学反响，这些化学反响生成的盐类矿物一方面由于吸收了大量水分子而产生体积膨胀导致混凝土的破坏，另一方面也可使水泥中硬化组分溶出或分解，导致混凝土强度和粘结性丧失。

2.2氯离子对钢筋的腐蚀机理。

水或土对钢筋的腐蚀主要为电化学反响过程。

混凝土中钢筋一般处于氢氧化钙提供的碱性环境中，在这种碱性环境中钢筋与氧化性物质作用，作用在金属外表形成一种致密的、覆盖性能良好的、牢固的吸附在金属外表上的钝化膜（水化氧化物nFe2O3·mH2O），对钢筋有很强的保护能力，防止钢筋进一步锈蚀。

相关研究说明钝化膜在高碱性环境中才是稳定的，当钢筋所处环境中pH<9时钝化膜逐渐破坏。

混凝土钢筋腐蚀的原理与防护方法一、前言混凝土钢筋腐蚀是一种广泛存在于工程实践中的问题，它严重影响了混凝土结构的安全和使用寿命。

本文将从混凝土钢筋腐蚀的原理入手，详细介绍腐蚀的机理和影响因素，以及目前常用的防护方法。

希望本文能够为广大工程师和研究人员提供一些有用的参考。

二、混凝土钢筋腐蚀的原理混凝土钢筋腐蚀是指混凝土中的钢筋在一定条件下受到电化学腐蚀作用而发生破坏。

其主要原理是钢筋与混凝土中的氧、水、盐等发生化学反应，导致钢筋表面形成氧化铁锈膜，进而引起钢筋的腐蚀。

1. 钢筋表面形成氧化铁锈膜钢筋表面形成氧化铁锈膜是混凝土钢筋腐蚀的第一步。

这个过程是钢筋表面与混凝土中的氧、水、盐等发生化学反应的结果。

当混凝土结构中的钢筋暴露在空气和水的环境中时，钢筋表面的铁离子会与水和氧气反应，形成铁氢氧化物。

这种氢氧化物在空气中继续氧化，形成铁(III)氧化物，也就是我们常说的铁锈。

铁锈的形成为后续的钢筋腐蚀提供了条件。

2. 钢筋腐蚀的电化学反应钢筋表面形成氧化铁锈膜后，接下来就是钢筋的腐蚀。

钢筋的腐蚀是一种电化学反应，它需要三个要素：金属、电解质和氧气。

钢筋表面的铁离子在电解质溶液中会被氧化成离子，离子会向阳极移动，同时电解质中的氢离子会向阴极移动。

阴极和阳极之间的电荷差异会形成电流，从而导致钢筋的腐蚀。

3. 钢筋腐蚀的产物钢筋腐蚀的产物主要有两种：氢气和氧化铁。

钢筋表面的铁离子在电解质中被氧化成氢离子和氧化铁，其中氢离子会向阴极移动，形成气泡，即氢气。

氧化铁会在钢筋表面形成一层铁锈，这层铁锈会不断增厚，最终导致混凝土结构的破坏。

三、混凝土钢筋腐蚀的影响因素混凝土钢筋腐蚀的发生受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 水泥质量水泥质量是影响混凝土钢筋腐蚀的重要因素之一。

水泥中的氧化铁含量会影响混凝土中的氧化铁含量，进而影响钢筋的腐蚀。

氧化铁含量越高，混凝土中的氧化铁含量就越高，钢筋的腐蚀也就越严重。

2. 氯离子含量氯离子是导致混凝土钢筋腐蚀的重要原因之一。

混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一.但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费.从国外情况来看[1],美国与钢筋腐蚀有关的损失占总腐蚀的40%;前苏联工业建筑的腐蚀损失占工业固定资产的16%,仅混凝土和钢筋的腐蚀损失占GDP的1·25%; 1999年,澳大利亚公布的腐蚀损失为GDP 的4.2%.除此之外,北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以基础结构设施为主的腐蚀.中国面临的问题同样很严峻.根据中国工程院2001~2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计, 1998年中国建筑部门(包括公路、桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿人民币[2].近年来,中国建筑行业的发展速度突飞猛进,一批批建筑物拔地而起,但钢筋混凝土基础的耐久性问题也逐渐暴露出来.所以,重视和加强钢筋混凝土基础结构的腐蚀性与防腐措施的研究已迫在眉睫.1 腐蚀机理分析1·1 混凝土的腐蚀机理混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程.由于混凝土腐蚀机理的复杂性,对混凝土腐蚀的分类还没达成一个共同的认识,但一般都倾向于采用前苏联学者B·M.莫斯克文为代表所提出的分类方法[3].将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀型腐蚀. 所以,混凝土的腐蚀机理可从以下3类入手:物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀.1·1·1 物理作用物理作用是指在没有化学反应发生时,混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下,发生溶解或膨胀,引起混凝土强度降低,导致结构受到破坏.物理作用主要包括2类:侵蚀作用和结晶作用.(1)侵蚀作用:当环境中的侵蚀性介质(如地下软水,河流、湖泊中的流水)长期与混凝土接触时,将会使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在无压力水的环境下,基础周围的水容易被溶出的Ca(OH)2饱和,使溶解作用终止.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面,影响不大.但在流水或压力水作用下, Ca(OH)2会不断溶解、流失,使混凝土强度减小,pH值降低,孔隙率增大,腐蚀性介质更容易进入混凝土内部,如此循环,导致混凝土结构破坏.(2)结晶作用:混凝土是一种非常典型的孔隙材料.环境中的某些盐类侵入到混凝土的毛细孔道中,在湿度较大时会溶解,但在湿度较低或低温环境下会吸水结晶.随着孔隙中晶体的不断析出、积累,毛细孔中的晶体体积将不断膨胀,对混凝土孔壁造成极大的结晶压力,从而引起混凝土的膨胀开裂.寒冷地区的冻融破坏也属于此类反应.1·1·2 化学腐蚀化学腐蚀是指混凝土中的某些成分与外部环境中腐蚀性介质(如酸、碱、盐等)发生化学反应生成新的化学物质而引起混凝土结构的破坏.化学腐蚀可归纳为两大类:分解类腐蚀和分解结晶复合类腐蚀.(1)分解类腐蚀混凝土中的有效成分与某些腐蚀性介质发生复分解反应,生成了新的物质. (2)分解结晶复合类腐蚀混凝土中的Ca(OH)2与腐蚀性介质发生反应,生成某些新的钙盐,这些钙盐在混凝土的毛细孔中可结合大量的水而形成体积较大的晶体,造成水泥石胀裂破坏. 1·1·3 微生物腐蚀从目前来看,生物对混凝土的腐蚀问题尚未引起国内重视[4].据了解,独联体国家由于混凝土遭受生物腐蚀所造成的经济损失,到20世纪90年代初已达到5·5亿美元/a,而且还有继续增加的趋势.生物对混凝土的腐蚀大致有2种形式:①生物力学作用.②类似于混凝土的化学腐蚀. 1·2 钢筋的腐蚀机理电化学腐蚀是混凝土中钢筋腐蚀的根本原因.钢筋发生电化学腐蚀需具备以下几个条件[5]: (1)有阴极、阳极和电位差; (2)有离子通路(电解质); (3)有电子通路.多数情况下,钢筋混凝土都满足钢筋腐蚀的电化学条件.通常在钢筋表面的非钝化区域处于活化状态,形成腐蚀电池的阳极,可以自由释放电子,形成电子通路;在钝化区将形成腐蚀电池的大阴极,在该区域钢筋表面存在足够多的水和氧(电解质)[5].由于钢筋材质和表面的非均匀性,钢筋表面总有可能形成电位差.因此,在潮湿环境下就可发生电化学反应,反应生成的Fe(OH)2不稳定,在氧气充足的情况下,会进一步氧化成红铁锈,体积膨胀数倍,使得混凝土表面胀裂,钢筋力学性能下降.2 腐蚀因素及其作用规律钢筋混凝土基础属于地下结构.影响其腐蚀的因素主要有以下几种:混凝土的密实性、抗化学腐蚀性、碱骨料反应以及钢筋的锈蚀等.2·1 密实性混凝土的密实性直接影响混凝土的其他耐久性因素,如抗冻性、抗化学侵蚀性等.由于水泥在水化过程中会出现一些毛细孔隙,所以混凝土结构不可能绝对密实.从理论上讲,硅酸盐水泥完全水化所结合的水量只占水泥质量的22.7%,但为了保证有必要的毛细孔作为供水通道,使水泥完全水化的最少需水量为43.8%.因此,实际用水量都要比理论值偏大,从而使水灰比增大,混凝土的密实性减小.2·2 抗化学腐蚀性2·2·1 硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀在不同条件下主要有2种形式:E盐破坏和G盐破坏.E盐破坏即钙钒石膨胀破坏,通常发生在SO2-4质量浓度低于1000mg/L的情况下,其破坏产物为钙钒:4CaO·Al2O3·12H2O+3SO2-4+2Ca(OH)2+20H2O 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+6OH-,反应生成的钙钒石是溶解度极小的盐类矿物,极限石灰质量浓度只有0.045g/L,即使在很低质量浓度的石灰溶液中也能稳定存在.此类物质呈针柱状晶体,又称之为“水泥杆菌”,其体积增加了2.77倍,在混凝土内产生了巨大的膨胀应力.2·2·2 镁盐腐蚀镁盐主要以MgSO4和MgCl2的形式存在.当渗入到混凝土中,将会与水泥石中的Ca(OH)2发生复分解反应:Ca(OH)2+MgSO4+2H2O CaSO4·2H2O+Mg(OH)2↓;Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+Mg(OH)2↓.反应生成的固相物质Mg(OH)2积聚在混凝土孔隙内,在一定程度上可以阻止外界侵蚀性介质的侵入,但该反应消耗了大量的Ca(OH)2,使混凝土的pH值降低,导致水泥石中的水化硅酸钙和水化铝酸钙与呈酸性的镁盐发生反应.以MgSO4为例:3CaO·Al2O3·6H2O+3MgSO4+6H2O 3(CaSO4·2H2O)+2Al(OH)3+3Mg(OH)2↓,3CaO·2SiO2·3H2O+3MgSO4+9H2O 3(CaSO4·2H2O)+2SiO2·3H2O↓+3Mg(OH)2↓,反应生成的Mg(OH)2还能与铝胶、硅胶缓慢反应:2Al(OH)3+Mg(OH)2Mg(AlO2)2+4H2O;2SiO2·3H2O+2Mg(OH)22MgSiO3+5H2O,结果将导致水泥石的粘结力下降,混凝土的强度大大降低.2·2·3 氯盐腐蚀这里的氯盐是指自由氯离子,已结晶固化的氯化物一般对混凝土不会有破坏作用.基于所处环境的不同,外部氯离子一般通过渗透、扩散等方式侵入混凝土中.它们可以和混凝土中的Ca(OH)2、3CaO·2Al2O3·3H2O等发生反应,生成易溶的CaCl2和带有大量结晶水且比反应物体积大几倍的固相化合物.反应式如下:Ca(OH)2+2Cl-CaCl2+2OH-;3CaCl2+3CaO·Al2O3·6H2O+25H2O 3CaO·Al2O3·3CaCl2·31H2O.由上述反应式可以发现,Ca(OH)2的大量消耗,破坏了C—S—H凝胶和Ca(OH)2之间的平衡,导致C—S—H凝胶被大量分解,最终导致混凝土表面的溃散.此外,在混凝土干湿交替带,大量的CaCl2还会产生氯化钙结晶(CaCl2·6H2O)腐蚀.2·3 钢筋锈蚀钢筋的锈蚀是一个电化学过程,由铁变成氧化铁,体积膨胀,钢筋锈蚀的不利影响主要表现在以下几个方面:(1)混凝土顺筋开裂.钢筋在锈蚀过程中,体积会膨胀,根据最终锈蚀产物的不同,可膨胀2~6倍,对混凝土造成巨大的膨胀应力,使混凝土沿钢筋产生顺筋裂缝.一般来说,当混凝土内钢筋腐蚀率达到1%左右时,混凝土表面将会产生顺筋裂缝.(2)钢筋与混凝土的粘结力下降.随着钢筋锈蚀反应的发生,钢筋与混凝土之间的粘结力将发生很大变化.在钢筋锈蚀初期(混凝土表面没有产生顺筋裂缝),钢筋与混凝土间的粘结力会随着锈蚀量的增加而有所提高,但当钢筋锈蚀到一定程度时(混凝土表面产生顺筋裂缝),粘结力将随锈蚀产物的增加而明显下降,甚至丧失,导致钢筋与混凝土不能协同工作.在荷载作用下,构件滑移增大,变形显著,严重时会使结构(构件)发生局部或整体失效.(3)钢筋有效面积减小.钢筋在锈蚀过程中,其表面形成的锈蚀产物呈膨松状,承载力几乎丧失,使钢筋能够承受荷载的有效面积减小,实际承载力下降.3 防腐措施3·1 重视选材3·1·1 水泥水泥是混凝土的重要组成部分,其性质对混凝土结构耐久性有着重要影响.根据腐蚀环境的不同,合理选择水泥品种有利于提高混凝土的耐久性.水泥中的碱性物质能在钢筋表面形成钝化膜,这也是混凝土能够保护钢筋免遭锈蚀的基本条件.有资料表明[5]:当混凝土的pH值<9.88时,钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破坏;当pH值处于9.88~11.5之间时,钢筋表面的钝化膜不完整,不能完全保护钢筋免受腐蚀;当pH值>11.5时,钢筋才能完全处于钝化状态.然而随着水泥中碱含量的增加,发生碱骨料反应的概率也将增大,对混凝土的耐久性也不利.因此,无论选择低碱水泥还是高碱水泥,都应按实际情况考虑以上2种不利影响.如果有条件使用非碱活性骨料,那么水泥中的碱含量可不受限;若条件不允许,应严格控制进入混凝土中的K+、Na+,最大限度地保持混凝土的高碱环境;否则,要采用附加措施,如使用钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋等.对于硫酸盐腐蚀环境,可考虑选择抗硫酸盐硅酸盐水泥.但要根据实际的腐蚀环境,合理选择水泥品种.乔宏霞等通过研究表明[6]:抗硫酸盐水泥在抵抗硫酸盐侵蚀过程中有一定效果,但并不能在恶劣环境下坚持太长时间,尤其在干湿交替的恶劣环境下,抗硫酸盐水泥并不比普通水泥好.值得注意的是,抗硫酸盐水泥只是对一定质量浓度的硫酸根离子的纯硫酸盐有耐腐蚀性,并不能耐一切硫酸盐介质的腐蚀(如对硫酸铵、硫酸镁、硫酸等).一般来说,当SO2-4质量浓度低于2500mg/L时,可选择中抗硫酸盐水泥(C3A<5%, C3S<50% )或掺粉煤灰的普通水泥;当SO2-4质量浓度低于8000mg/L时,可选用高抗硫酸盐水泥(C3A<2%,C3S<35% )或掺粉煤灰的中抗硫酸盐水泥;当SO2-4质量浓度高于8000mg/L或处于干湿循环、冻融循环等严酷环境下,不能简单地选择抗硫酸盐水泥,应考虑其他措施.总的来说,在腐蚀环境下,水泥的选择应根据实际情况综合确定.但必须注意的是,在腐蚀环境下不应采用硅酸盐水泥,尤其不能用于永久性的地下基础结构.3·1·2 外加剂外加剂是一种掺量小,但对混凝土性能影响巨大的新材料,也是研制高性能混凝土必不可少的成分之一.其优点虽然很多,但也有弊端.所以,在今后使用外加剂时,应着重注意以下几个方面: (1)深入研究外加剂的后期工作机理.由于外加剂的的发展历史并不长,人们对其后期工作机理研究得并不是很透彻,对它们进行全面、正确的认识还有待于长期的、大量的工程实践和研究;否则,难以保证其长期有效性. (2)综合考虑外加剂的所有不利影响.使用外加剂时,除了要看到它有利的一面,还要重视其不利的一面.(3)严格控制外加剂中的有害杂质含量.(4)积极推广技术成熟的外加剂产品,慎用技术不成熟的外加剂.3·1·3 矿物掺合料矿物掺合料是影响混凝土耐久性的重要组分.大量的试验研究与工程实践表明,使用矿物掺合料能显著改善混凝土的微观结构,增加混凝土的密实性和抗冻性.尤其在硫酸盐环境、冻融环境下,合理使用矿物掺合料能显著提高混凝土的耐久性.尽管如此,在今后使用掺合料时还应注意2点: (1)加强对各种矿物掺合料的综合性能研究.同种掺合料会对混凝土耐久性产生多种不同的影响.如硅灰的使用虽然能提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀,但它也会引起混凝土的早裂问题,对基础结构的影响较严重.此外,同种掺合料在不同环境下对提高混凝土的耐久性也有差别.3·1·4 特种钢筋特种钢筋在耐腐蚀性方面是普通钢筋难以相比的.在恶劣的海洋环境、干湿交替环境以及对结构物耐久性要求较高的环境下,建议选择特种钢筋.根据国外的研究表明[7],不锈钢筋在不需要维护的条件下,在极其恶劣的海洋腐蚀环境下可达到60a以上不损坏,这足以满足绝大多数建筑物的使用寿命要求.3·2 重视干湿交替环境下的混凝土耐久性设计在干湿交替环境下,混凝土表面易遭到盐类结晶腐蚀,尤其是硫酸盐腐蚀.王琴等通过试验表明[8],在硫酸钠干湿循环作用下,混凝土相对动弹性模量在初期有轻微上升,但随着时间变化动弹性模量下降剧烈,循环结束后动弹性模量损失最大达到60.8%.这主要是因为干湿循环一方面使混凝土内的硫酸盐溶液在瞬间达到最大,加快了化学反应的速度,钙矾石膨胀加快;另一方面干燥环境下混凝土发生收缩,内部产生拉应力,有一些微裂缝产生,降低了混凝土的渗透性,使硫酸根离子更易渗透进入混凝土中.此外,干湿交替环境对混凝土内钢筋腐蚀也比较严重.3·3 关于混凝土裂缝控制等级和钢筋保护层厚度关于混凝土表面裂缝及裂缝宽度对混凝土内钢筋的腐蚀速率的影响存在2种观点.第一种观点认为,裂缝的产生增加了腐蚀性介质的渗入,加速了混凝土内钢筋腐蚀速率;第二种观点认为,裂缝对混凝土内钢筋腐蚀速率并不产生重要影响,裂缝仅使腐蚀的时间提前,钢筋腐蚀的速率只取决于阴、阳极之间的电阻率及阴极处的供氧量,腐蚀速率与裂缝宽度无直接关系.目前一致的观点是:适当增加钢筋保护层厚度,能显著降低钢筋腐蚀速率,提高混凝土的耐久性.因为增加保护层厚度可以降低阴极区的O2以及有害离子(如Cl-)在混凝土中的扩散系数.3.4 钢筋阻锈剂钢筋阻锈剂已被美国混凝土学会(ACI318)确定为钢筋保护的3大长期有效措施(钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋、阴极保护)之一.钢筋阻锈剂之所以能保护钢筋,主要是因为它能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程.在混凝土中加入钢筋阻锈剂主要起到2个方面作用:一方面推迟了钢筋开始锈蚀的时间;另一方面减缓了钢筋锈蚀发展的速度.3.5 阴极保护技术阴极保护的效果已被大量的工程实践所证实,并得到美国混凝土协会(ACI)和美国腐蚀工程师协会的认可.国外不少国家已制订了相关标准,为阴极保护的实施提供了技术依据.该方法适用的环境条件主要有土壤腐蚀环境、海水环境等.因为这些环境中的介质通常具有良好的导电性.3.6 地基处理(1)污染土的处理,即换填法.就是把污染的土层清除,然后换填无污染的土或采用性能稳定且耐酸碱度的砂、砾作为回填材料. (2)地下污染水的处理,即换水处理法.从工程实践来看,该法主要通过抽水-注水的方式对受污染的地下水进行中和、稀释.对于污染较严重的地下水,可采用注入碱水的方法进行中和处理,但碱水的pH值不宜过大(8~9即可),以免对地基土造成碱性污染.(3)设置基础隔离墙.基础隔离墙作为保护基础防腐的第一道防线,可有效提高基础的耐久年限.4 几点建议综上所述,要想提高钢筋混凝土基础结构的耐久性,除了要搞清楚其腐蚀机理、腐蚀因素以及有针对性地采取一系列有效措施外,还应在今后的防腐设计中注意以下几点:(1)要重视前期防护工作,以预防为主,着眼于长远经济效益.要充分吸取一些发达国家的经验教训,避免重蹈覆辙.(2)在混凝土耐久性研究中,不应只注重单因素对混凝土的影响,应着重加强多因素耐久性研究,建立钢筋混凝土的多因素耐久性模型.(3)建立混凝土结构的耐久性监测和分析的数据库和专家系统,为中国今后的混凝土耐久性设计和评估提供经验和依据.而不应只参考国外数据,毕竟各国对混凝土耐久性设计的要求有所不同,这就要求中国今后应对不同地区的各种建(构)筑物的耐久性进行大量调查和统计.参考文献[1] 洪乃丰.基础设施腐蚀防护和耐久性问与答[M].北京:化学工业出版社, 2003.[2] 柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京:化学工业出版社, 2003.[3] 莫斯克文BM.混凝土和钢筋混凝土的腐蚀及其防护方法[M].倪继淼,等译.北京:化学工业出版社, 1988.[4] 杜洪彦,邱富荣,林昌健.混凝土的腐蚀机理与新型防护方法[J].腐蚀科学与防护技术, 2001, 13(3): 156-161.[5] 洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(2)———混凝土对钢筋的保护及钢筋腐蚀的电化学性质[J].工业建筑, 1999, 29(9): 58-61.[6]QiaoH X, He ZM, Liu C L,etal.Investigation ofhigh-performance concrete sustaining in sulphate environment[J]. 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浅谈建筑基础腐蚀机理及防腐蚀措施摘要：结合多年的实际工作经验，从碳化作用、氯盐腐蚀、硫酸盐的腐蚀、酸的腐蚀、碱的腐蚀分析了建筑基础腐蚀机理，并且提出了防腐措施，仅供相关技术入员参考。

关键词：建筑基础，腐蚀，机理分析，防腐措施1引言建筑基础埋置于地下，有可能会受到腐蚀性水和污染土的侵蚀，引起基础混凝土开裂破坏、钢筋受到腐蚀，导致基础的耐久性降低。

因此，对于腐蚀环境下的建筑基础，必须进行防腐蚀设计。

2混凝土腐蚀机理分析2.1碳化作用空气中或溶于水中的CO2与水泥石中的Ca(OH)2、水化硅酸钙(3CaO.2SiO2.3H2O)等起反应，导致混凝土中碱度降低和混凝土本身的粉化。

混凝土碳化受多种因素影响，混凝土的材料、配比、环境条件如温度、湿度、CO2浓度等对其都有影响，碳化作用对混凝土的腐蚀作用是最明显的，其主要反应式如下：Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2OCO2+H20→H2CO3Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+H2O2.2氯盐腐蚀氯盐腐蚀是沿海混凝土建筑物和公路混凝土结构腐蚀破坏最重要的原因之一。

氯盐既可能来自于外部的海水、海雾、化冰盐；也可能来自于建筑过程这使用的海砂、早强剂、防冻剂等。

它可以和混凝土中的Ca(OH)2.3CaO.2A12O3.3H2O等起反应，生成易溶的CaCl2和带有大量结晶水、比反应物体积大几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀破坏，其反应式如下：2Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2OH-2Ca(OH)2+2C1-十(n-1)H20→CaO.CaCl2.nH2O3CaCl2+3CaO.Al2O3.6H20+25H2O→3CaO.Al2O3.3CaCl2.31H2O2.3硫酸盐的腐蚀硫酸盐也是破坏混凝土结构耐久性的一个重要因素，硫酸及硫酸盐溶液进入混凝土的毛细孔中，硬化时水分蒸发，浓度提高，直接结晶，体积膨胀或直接与水泥石成分发生化学反应，生成结晶，体积膨胀，从而导致混凝土胀裂破坏。

1 腐蚀机理分析1·1 混凝土的腐蚀机理混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程.由于混凝土腐蚀机理的复杂性,对混凝土腐蚀的分类还没达成一个共同的认识,但一般都倾向于采用前苏联学者B·M.莫斯克文为代表所提出的分类方法[3].将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀型腐蚀. 所以,混凝土的腐蚀机理可从以下3类入手:物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀.1·1·1 物理作用物理作用是指在没有化学反应发生时,混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下,发生溶解或膨胀,引起混凝土强度降低,导致结构受到破坏.物理作用主要包括2类:侵蚀作用和结晶作用.(1)侵蚀作用:当环境中的侵蚀性介质(如地下软水,河流、湖泊中的流水)长期与混凝土接触时,将会使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在无压力水的环境下,基础周围的水容易被溶出的Ca(OH)2饱和,使溶解作用终止.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面,影响不大.但在流水或压力水作用下, Ca(OH)2会不断溶解、流失,使混凝土强度减小,pH值降低,孔隙率增大,腐蚀性介质更容易进入混凝土内部,如此循环,导致混凝土结构破坏.(2)结晶作用:混凝土是一种非常典型的孔隙材料.环境中的某些盐类侵入到混凝土的毛细孔道中,在湿度较大时会溶解,但在湿度较低或低温环境下会吸水结晶.随着孔隙中晶体的不断析出、积累,毛细孔中的晶体体积将不断膨胀,对混凝土孔壁造成极大的结晶压力,从而引起混凝土的膨胀开裂.寒冷地区的冻融破坏也属于此类反应.1·1·2 化学腐蚀化学腐蚀是指混凝土中的某些成分与外部环境中腐蚀性介质(如酸、碱、盐等)发生化学反应生成新的化学物质而引起混凝土结构的破坏.化学腐蚀可归纳为两大类:分解类腐蚀和分解结晶复合类腐蚀.(1)分解类腐蚀混凝土中的有效成分与某些腐蚀性介质发生复分解反应,生成了新的物质. (2)分解结晶复合类腐蚀混凝土中的Ca(OH)2与腐蚀性介质发生反应,生成某些新的钙盐,这些钙盐在混凝土的毛细孔中可结合大量的水而形成体积较大的晶体,造成水泥石胀裂破坏. 1·1·3 微生物腐蚀从目前来看,生物对混凝土的腐蚀问题尚未引起国内重视[4].据了解,独联体国家由于混凝土遭受生物腐蚀所造成的经济损失,到20世纪90年代初已达到5·5亿美元/a,而且还有继续增加的趋势.生物对混凝土的腐蚀大致有2种形式:①生物力学作用.②类似于混凝土的化学腐蚀. 1·2 钢筋的腐蚀机理电化学腐蚀是混凝土中钢筋腐蚀的根本原因.钢筋发生电化学腐蚀需具备以下几个条件[5]: (1)有阴极、阳极和电位差; (2)有离子通路(电解质); (3)有电子通路.多数情况下,钢筋混凝土都满足钢筋腐蚀的电化学条件.通常在钢筋表面的非钝化区域处于活化状态,形成腐蚀电池的阳极,可以自由释放电子,形成电子通路;在钝化区将形成腐蚀电池的大阴极,在该区域钢筋表面存在足够多的水和氧(电解质)[5].由于钢筋材质和表面的非均匀性,钢筋表面总有可能形成电位差.因此,在潮湿环境下就可发生电化学反应,反应生成的Fe(OH)2不稳定,在氧气充足的情况下,会进一步氧化成红铁锈,体积膨胀数倍,使得混凝土表面胀裂,钢筋力学性能下降.2 腐蚀因素及其作用规律钢筋混凝土基础属于地下结构.影响其腐蚀的因素主要有以下几种:混凝土的密实性、抗化学腐蚀性、碱骨料反应以及钢筋的锈蚀等.2·1 密实性混凝土的密实性直接影响混凝土的其他耐久性因素,如抗冻性、抗化学侵蚀性等.由于水泥在水化过程中会出现一些毛细孔隙,所以混凝土结构不可能绝对密实.从理论上讲,硅酸盐水泥完全水化所结合的水量只占水泥质量的%,但为了保证有必要的毛细孔作为供水通道,使水泥完全水化的最少需水量为%.因此,实际用水量都要比理论值偏大,从而使水灰比增大,混凝土的密实性减小.2·2 抗化学腐蚀性2·2·1 硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀在不同条件下主要有2种形式:E盐破坏和G盐破坏.E盐破坏即钙钒石膨胀破坏,通常发生在SO2-4质量浓度低于1000mg/L的情况下,其破坏产物为钙钒:4CaO·Al2O3·12H2O+3SO2-4+2Ca(OH)2+20H2O 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O+6OH-,反应生成的钙钒石是溶解度极小的盐类矿物,极限石灰质量浓度只有L,即使在很低质量浓度的石灰溶液中也能稳定存在.此类物质呈针柱状晶体,又称之为“水泥杆菌”,其体积增加了倍,在混凝土内产生了巨大的膨胀应力.2·2·2 镁盐腐蚀镁盐主要以MgSO4和MgCl2的形式存在.当渗入到混凝土中,将会与水泥石中的Ca(OH)2发生复分解反应:Ca(OH)2+MgSO4+2H2O CaSO4·2H2O+Mg(OH)2↓;Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+Mg(OH)2↓.反应生成的固相物质Mg(OH)2积聚在混凝土孔隙内,在一定程度上可以阻止外界侵蚀性介质的侵入,但该反应消耗了大量的Ca(OH)2,使混凝土的pH值降低,导致水泥石中的水化硅酸钙和水化铝酸钙与呈酸性的镁盐发生反应.以MgSO4为例:3CaO·Al2O3·6H2O+3MgSO4+6H2O 3(CaSO4·2H2O)+2Al(OH)3+3Mg(OH)2↓,3CaO·2SiO2·3H2O+3MgSO4+9H2O 3(CaSO4·2H2O)+2SiO2·3H2O↓+3Mg(OH)2↓,反应生成的Mg(OH)2还能与铝胶、硅胶缓慢反应:2Al(OH)3+Mg(OH)2Mg(AlO2)2+4H2O;2SiO2·3H2O+2Mg(OH)22MgSiO3+5H2O,结果将导致水泥石的粘结力下降,混凝土的强度大大降低.2·2·3 氯盐腐蚀这里的氯盐是指自由氯离子,已结晶固化的氯化物一般对混凝土不会有破坏作用.基于所处环境的不同,外部氯离子一般通过渗透、扩散等方式侵入混凝土中.它们可以和混凝土中的Ca(OH)2、3CaO·2Al2O3·3H2O等发生反应,生成易溶的CaCl2和带有大量结晶水且比反应物体积大几倍的固相化合物.反应式如下:Ca(OH)2+2Cl-CaCl2+2OH-;3CaCl2+3CaO·Al2O3·6H2O+25H2O 3CaO·Al2O3·3CaCl2·31H2O.由上述反应式可以发现,Ca(OH)2的大量消耗,破坏了C—S—H凝胶和Ca(OH)2之间的平衡,导致C—S—H凝胶被大量分解,最终导致混凝土表面的溃散.此外,在混凝土干湿交替带,大量的CaCl2还会产生氯化钙结晶(CaCl2·6H2O)腐蚀.2·3 钢筋锈蚀钢筋的锈蚀是一个电化学过程,由铁变成氧化铁,体积膨胀,钢筋锈蚀的不利影响主要表现在以下几个方面:(1)混凝土顺筋开裂.钢筋在锈蚀过程中,体积会膨胀,根据最终锈蚀产物的不同,可膨胀2~6倍,对混凝土造成巨大的膨胀应力,使混凝土沿钢筋产生顺筋裂缝.一般来说,当混凝土内钢筋腐蚀率达到1%左右时,混凝土表面将会产生顺筋裂缝.(2)钢筋与混凝土的粘结力下降.随着钢筋锈蚀反应的发生,钢筋与混凝土之间的粘结力将发生很大变化.在钢筋锈蚀初期(混凝土表面没有产生顺筋裂缝),钢筋与混凝土间的粘结力会随着锈蚀量的增加而有所提高,但当钢筋锈蚀到一定程度时(混凝土表面产生顺筋裂缝),粘结力将随锈蚀产物的增加而明显下降,甚至丧失,导致钢筋与混凝土不能协同工作.在荷载作用下,构件滑移增大,变形显著,严重时会使结构(构件)发生局部或整体失效.(3)钢筋有效面积减小.钢筋在锈蚀过程中,其表面形成的锈蚀产物呈膨松状,承载力几乎丧失,使钢筋能够承受荷载的有效面积减小,实际承载力下降.3 防腐措施3·1 重视选材3·1·1 水泥水泥是混凝土的重要组成部分,其性质对混凝土结构耐久性有着重要影响.根据腐蚀环境的不同,合理选择水泥品种有利于提高混凝土的耐久性.水泥中的碱性物质能在钢筋表面形成钝化膜,这也是混凝土能够保护钢筋免遭锈蚀的基本条件.有资料表明[5]:当混凝土的pH值<时,钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破坏;当pH值处于~之间时,钢筋表面的钝化膜不完整,不能完全保护钢筋免受腐蚀;当pH值>时,钢筋才能完全处于钝化状态.然而随着水泥中碱含量的增加,发生碱骨料反应的概率也将增大,对混凝土的耐久性也不利.因此,无论选择低碱水泥还是高碱水泥,都应按实际情况考虑以上2种不利影响.如果有条件使用非碱活性骨料,那么水泥中的碱含量可不受限;若条件不允许,应严格控制进入混凝土中的K+、Na+,最大限度地保持混凝土的高碱环境;否则,要采用附加措施,如使用钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋等.对于硫酸盐腐蚀环境,可考虑选择抗硫酸盐硅酸盐水泥.但要根据实际的腐蚀环境,合理选择水泥品种.乔宏霞等通过研究表明[6]:抗硫酸盐水泥在抵抗硫酸盐侵蚀过程中有一定效果,但并不能在恶劣环境下坚持太长时间,尤其在干湿交替的恶劣环境下,抗硫酸盐水泥并不比普通水泥好.值得注意的是,抗硫酸盐水泥只是对一定质量浓度的硫酸根离子的纯硫酸盐有耐腐蚀性,并不能耐一切硫酸盐介质的腐蚀(如对硫酸铵、硫酸镁、硫酸等).一般来说,当SO2-4质量浓度低于2500mg/L时,可选择中抗硫酸盐水泥(C3A<5%, C3S<50% )或掺粉煤灰的普通水泥;当SO2-4质量浓度低于8000mg/L时,可选用高抗硫酸盐水泥(C3A<2%,C3S<35% )或掺粉煤灰的中抗硫酸盐水泥;当SO2-4质量浓度高于8000mg/L或处于干湿循环、冻融循环等严酷环境下,不能简单地选择抗硫酸盐水泥,应考虑其他措施.总的来说,在腐蚀环境下,水泥的选择应根据实际情况综合确定.但必须注意的是,在腐蚀环境下不应采用硅酸盐水泥,尤其不能用于永久性的地下基础结构.3·1·2 外加剂外加剂是一种掺量小,但对混凝土性能影响巨大的新材料,也是研制高性能混凝土必不可少的成分之一.其优点虽然很多,但也有弊端.所以,在今后使用外加剂时,应着重注意以下几个方面: (1)深入研究外加剂的后期工作机理.由于外加剂的的发展历史并不长,人们对其后期工作机理研究得并不是很透彻,对它们进行全面、正确的认识还有待于长期的、大量的工程实践和研究;否则,难以保证其长期有效性. (2)综合考虑外加剂的所有不利影响.使用外加剂时,除了要看到它有利的一面,还要重视其不利的一面.(3)严格控制外加剂中的有害杂质含量.(4)积极推广技术成熟的外加剂产品,慎用技术不成熟的外加剂.3·1·3 矿物掺合料矿物掺合料是影响混凝土耐久性的重要组分.大量的试验研究与工程实践表明,使用矿物掺合料能显著改善混凝土的微观结构,增加混凝土的密实性和抗冻性.尤其在硫酸盐环境、冻融环境下,合理使用矿物掺合料能显著提高混凝土的耐久性.尽管如此,在今后使用掺合料时还应注意2点: (1)加强对各种矿物掺合料的综合性能研究.同种掺合料会对混凝土耐久性产生多种不同的影响.如硅灰的使用虽然能提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀,但它也会引起混凝土的早裂问题,对基础结构的影响较严重.此外,同种掺合料在不同环境下对提高混凝土的耐久性也有差别.3·1·4 特种钢筋特种钢筋在耐腐蚀性方面是普通钢筋难以相比的.在恶劣的海洋环境、干湿交替环境以及对结构物耐久性要求较高的环境下,建议选择特种钢筋.根据国外的研究表明[7],不锈钢筋在不需要维护的条件下,在极其恶劣的海洋腐蚀环境下可达到60a以上不损坏,这足以满足绝大多数建筑物的使用寿命要求.3·2 重视干湿交替环境下的混凝土耐久性设计在干湿交替环境下,混凝土表面易遭到盐类结晶腐蚀,尤其是硫酸盐腐蚀.王琴等通过试验表明[8],在硫酸钠干湿循环作用下,混凝土相对动弹性模量在初期有轻微上升,但随着时间变化动弹性模量下降剧烈,循环结束后动弹性模量损失最大达到%.这主要是因为干湿循环一方面使混凝土内的硫酸盐溶液在瞬间达到最大,加快了化学反应的速度,钙矾石膨胀加快;另一方面干燥环境下混凝土发生收缩,内部产生拉应力,有一些微裂缝产生,降低了混凝土的渗透性,使硫酸根离子更易渗透进入混凝土中.此外,干湿交替环境对混凝土内钢筋腐蚀也比较严重.3·3 关于混凝土裂缝控制等级和钢筋保护层厚度关于混凝土表面裂缝及裂缝宽度对混凝土内钢筋的腐蚀速率的影响存在2种观点.第一种观点认为,裂缝的产生增加了腐蚀性介质的渗入,加速了混凝土内钢筋腐蚀速率;第二种观点认为,裂缝对混凝土内钢筋腐蚀速率并不产生重要影响,裂缝仅使腐蚀的时间提前,钢筋腐蚀的速率只取决于阴、阳极之间的电阻率及阴极处的供氧量,腐蚀速率与裂缝宽度无直接关系.目前一致的观点是:适当增加钢筋保护层厚度,能显著降低钢筋腐蚀速率,提高混凝土的耐久性.因为增加保护层厚度可以降低阴极区的O2以及有害离子(如Cl-)在混凝土中的扩散系数.钢筋阻锈剂钢筋阻锈剂已被美国混凝土学会(ACI318)确定为钢筋保护的3大长期有效措施(钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋、阴极保护)之一.钢筋阻锈剂之所以能保护钢筋,主要是因为它能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程.在混凝土中加入钢筋阻锈剂主要起到2个方面作用:一方面推迟了钢筋开始锈蚀的时间;另一方面减缓了钢筋锈蚀发展的速度.阴极保护技术阴极保护的效果已被大量的工程实践所证实,并得到美国混凝土协会(ACI)和美国腐蚀工程师协会的认可.国外不少国家已制订了相关标准,为阴极保护的实施提供了技术依据.该方法适用的环境条件主要有土壤腐蚀环境、海水环境等.因为这些环境中的介质通常具有良好的导电性.地基处理(1)污染土的处理,即换填法.就是把污染的土层清除,然后换填无污染的土或采用性能稳定且耐酸碱度的砂、砾作为回填材料. (2)地下污染水的处理,即换水处理法.从工程实践来看,该法主要通过抽水-注水的方式对受污染的地下水进行中和、稀释.对于污染较严重的地下水,可采用注入碱水的方法进行中和处理,但碱水的pH值不宜过大(8~9即可),以免对地基土造成碱性污染.(3)设置基础隔离墙.基础隔离墙作为保护基础防腐的第一道防线,可有效提高基础的耐久年限.4 几点建议综上所述,要想提高钢筋混凝土基础结构的耐久性,除了要搞清楚其腐蚀机理、腐蚀因素以及有针对性地采取一系列有效措施外,还应在今后的防腐设计中注意以下几点:(1)要重视前期防护工作,以预防为主,着眼于长远经济效益.要充分吸取一些发达国家的经验教训,避免重蹈覆辙.(2)在混凝土耐久性研究中,不应只注重单因素对混凝土的影响,应着重加强多因素耐久性研究,建立钢筋混凝土的多因素耐久性模型.(3)建立混凝土结构的耐久性监测和分析的数据库和专家系统,为中国今后的混凝土耐久性设计和评估提供经验和依据.而不应只参考国外数据,毕竟各国对混凝土耐久性设计的要求有所不同,这就要求中国今后应对不同地区的各种建(构)筑物的耐久性进行大量调查和统计.参考文献[1] 洪乃丰.基础设施腐蚀防护和耐久性问与答[M].北京:化学工业出版社, 2003.[2] 柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京:化学工业出版社, 2003.[3] 莫斯克文BM.混凝土和钢筋混凝土的腐蚀及其防护方法[M].倪继淼,等译.北京:化学工业出版社, 1988.[4] 杜洪彦,邱富荣,林昌健.混凝土的腐蚀机理与新型防护方法[J].腐蚀科学与防护技术, 2001, 13(3): 156-161.[5] 洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(2)———混凝土对钢筋的保护及钢筋腐蚀的电化学性质[J].工业建筑, 1999, 29(9): 58-61.[6] QiaoH X, He ZM, Liu C L, ofhigh-performance concrete sustaining in sulphate environment[J]. JournalofLanzhouUniversity ofTechnology, 2004, 30(1): 101-105( in Chinese).[7] 潘琳,吕平,赵铁军,等.海工钢筋混凝土的腐蚀与防护[J].建筑施工, 2005(11): 53-55.[8] 王琴,杨鼎宜,郑佳明.干湿交替环境下混凝土硫酸盐侵蚀的试验研究[J].混凝土, 2008, 8(6): 29-31.。

混凝土结构的腐蚀机理及预防措施摘要：腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。

为深入了解混凝土结构的腐蚀，本文从影响混凝土结构的腐蚀性介质，混凝土结构的腐蚀机理，混凝土结构的腐蚀预防措施，并结合电力工程中混凝土防腐措施的施工要点进行了阐述。

为了保证防腐蚀工程的质量，在设计中应根据腐蚀介质的性质、浓度和作用条件，结合工程部位的重要性等因素，正确选择防腐蚀材料和构造；在施工中应严格执行科学的制度，精心施工，确保建筑工程质量，提高建筑物使用寿命，执行可持续发展。

关键字：混凝土结构腐蚀腐蚀性介质腐蚀机理预防措施施工要点工程实例建筑（ARCHITECTURE），巨大的工艺品。

它组成我们赖以生存的不可缺少的空间，建筑也以其优美造型给我们带来愉悦。

随着社会的不断进步，随着对环境资源的重视，人们对建筑质量有更高的要求，也越来越重视建筑工程中的腐蚀现象。

由于多种因素，在建筑工程中，腐蚀无所不在。

腐蚀给国民经济带来巨大的损失，腐蚀给我们生存的建筑空间带来不确定的安全隐患。

所谓腐蚀，是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化。

腐蚀反应的场所，首先是材料和腐蚀性介质之间相界面处。

在一个腐蚀系统中，对材料行为起决定作用的是化学成分、结构和表面状态。

腐蚀过程中如伴有机械应力的作用，将加速腐蚀而出现一系列特殊的腐蚀现象。

但单纯的机械负荷（如拉应力、摩擦、磨损、疲劳等）造成的材料损伤，则不属于腐蚀范畴。

由于电力工程的特点，电力工程建设中存在着大量的腐蚀行为。

如何通过设计选材适当、保证施工质量，减轻腐蚀给电力工程带来的负面影响，应成为电力工程技术人员探索的课题。

对电力土建专业来说，确保建筑物的耐久性，尤其是保证混凝土结构的耐久性，防止或减少混凝土结构中腐蚀出现，应该成为我们探索的目标。

一、影响混凝土结构的腐蚀性介质为了确定建筑物不同部位的防护措施，将腐蚀性介质按其形态并结合不同的作用部位分为5种：气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土。

海工混凝土结构的腐蚀机理与防腐措施发布时间：2022-04-29T12:43:59.107Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷第1月第1期作者：蔡海信[导读] 由于受到海水以及潮湿自然环境的影响和干扰，海工混凝土结构时常会出现腐蚀性破坏问题蔡海信中交二公局东萌工程有限公司陕西省西安市 710000摘要：由于受到海水以及潮湿自然环境的影响和干扰，海工混凝土结构时常会出现腐蚀性破坏问题，在此过程当中海水当中的氯离子会侵蚀到混凝土钢筋表面，致使混凝土钢筋表面的钝化防护膜失去应有作用，在腐蚀过程当中会产生极为复杂的电化学腐蚀状况，而遭到腐蚀的海工混凝土结构都会失去原有的刚度和韧性，其使用寿命严重降低。

为了有效规避海水以及潮湿空气对海工混凝土结构带来的腐蚀作用，本文全面探究了海工混凝土结构的腐蚀机理，并提出了几项合理有效的防腐措施，以期为广大海工混凝土结构防护人员提供参考和借鉴。

关键词：海工混凝土结构;腐蚀机理;防腐措施;引言：开展海洋事业是推动我国社会主义经济持续发展的主要动力之一，所以我国海工工程项目的建设速度也在不断加快。

现代化海空工程项目通常会运用钢筋混凝土结构进行建设工作，将其作为主要的构筑材料结构。

而我国海洋面积极为庞大，海工事业的建设规模也在不断扩大，各大海港工程在实际建设期间，其结构建设的稳定性和安全性受到了广大行业内部人员的强烈关注。

以往已经正式投入运行的海工工程项目，已经被海水严重腐蚀。

因此，在未来的海工工程项目建设期间，必须要交钢筋混凝土结构防腐工作作为重点内容进行关注，避免腐蚀问题对设施的安全性造成侵扰和威胁。

1 海工混凝土结构的腐蚀机理1.1 混凝土腐蚀破坏及腐蚀现状分析在海工工程项目长期运行的过程当中，其结构外部的混凝土钢筋材料会在环境的作用下发生物理反应和化学反应，对其材料表面产生极大的腐蚀，使其耐久性以及力学性都会出现严重的下降。

而在混凝土被腐蚀破坏的过程当中，其内部钢筋也会逐渐暴露在空气当中，当钢筋的锈胀力过大时就会出现开裂问题，一旦钢筋材料开裂就会严重威胁到海工工程的稳定性和安全性。

混凝土中钢筋腐蚀的机理研究一、前言混凝土是一种常见的建筑材料，混凝土中常常加入钢筋以增强其强度和抗拉性能。

但是，随着时间的推移，钢筋会受到环境的影响，导致钢筋腐蚀，进而影响混凝土的性能和使用寿命。

因此，研究混凝土中钢筋腐蚀的机理非常重要。

二、钢筋腐蚀的机理钢筋腐蚀是指钢筋表面受到氧化、水解等化学反应的影响，导致钢筋失去原有的金属性质，最终形成锈蚀层。

钢筋腐蚀的机理主要包括以下几个方面：1. 钢筋表面的物理和化学反应在混凝土中，钢筋表面的物理和化学反应是导致钢筋腐蚀的主要原因。

当混凝土中的水分和氧气进入钢筋表面时，钢筋表面的铁离子会与水和氧气反应产生氢氧化铁和氢氧化铁酸盐等化合物，导致钢筋表面发生腐蚀。

2. 氯离子的侵蚀氯离子是混凝土中钢筋腐蚀的重要因素之一。

当混凝土中含有大量的氯离子时，钢筋表面的保护层会被破坏，从而导致钢筋腐蚀。

3. 碱性环境的影响混凝土是一种碱性环境，当混凝土中的pH值低于12时，钢筋表面的保护层就会被破坏，从而导致钢筋腐蚀。

三、钢筋腐蚀的影响钢筋腐蚀会影响混凝土的性能和使用寿命，具体表现在以下几个方面：1. 减少混凝土的强度和硬度钢筋腐蚀会导致混凝土中的钢筋断裂，从而减少混凝土的强度和硬度。

2. 加速混凝土的老化钢筋腐蚀会加速混凝土的老化，从而缩短混凝土的使用寿命。

3. 影响混凝土的耐久性钢筋腐蚀会影响混凝土的耐久性，从而影响混凝土的使用寿命。

四、防止钢筋腐蚀的方法为了防止钢筋腐蚀，可以采取以下措施：1. 选择合适的钢筋材料选择一些耐腐蚀性能好的钢筋材料可以减少钢筋腐蚀的可能性。

2. 采用防腐措施在混凝土中加入适量的防腐剂可以减缓钢筋腐蚀的速度，从而延长混凝土的使用寿命。

3. 加强维护和保养定期检查维护混凝土结构可以及时发现钢筋腐蚀的问题，并采取相应的措施加以修复。

五、结论钢筋腐蚀是混凝土中常见的问题，其机理主要包括钢筋表面的物理和化学反应、氯离子的侵蚀和碱性环境的影响等因素。

钢筋混凝土结构中钢筋受腐蚀的原因及解决管理学家2014.02547钢筋混凝土技术自诞生以来，就因其操作简单、结构稳定、抗压性强的优点而备受关注。

但由于各方面原因，以往很多建筑在钢筋的防腐蚀方面没有足够的重视，使得钢筋在不同程度上受到了腐蚀，严重影响结构性能。

随着人们对建筑要求的不断提高，提高钢筋防腐蚀能力，成为建筑研究的重点。

一、钢筋混凝土腐蚀原因一般来说，钢筋混凝土的结构是比较稳定的，其中的水分存在形式主要是氢氧化钙的溶液，并有部分氢氧化钠和氢氧化钾，它们都是强碱性的，在这样的环境下，钢筋表面会形成一层钝化膜，可以有效防止钢筋被腐蚀。

所以，对于施工质量较好的混凝土，不论在什么样的外界环境下，都是不容易被腐蚀的。

造成钢筋被腐蚀主要有两种情况，一种是混凝土的质量不合格，容易被风化，使钢筋失去保护而被告腐蚀。

另一是在混凝土完好的情况下，一些活性离子进入混凝土内部，破坏了钢筋的钝化膜，使钢筋被腐蚀。

二、钢筋混凝土的腐蚀机理在富含硫酸钠、氯化钠和硫酸镁的环境里，其会与混凝土中的氢氧化钙发生反应，生成溶解性较好的氯化钙和硫酸钙，还有硅酸镁化合物，这些物质都容易被水侵蚀，使得混凝土的结构稳定性下降，从而会使钢筋受到腐蚀。

混凝土在和水发生化学反应时，水泥中氯化钙会形成氢氧化钙，使得混凝土呈碱性，从而形成氢氧化铁的保护膜。

当氯离子进入混凝土结构后，会使其的PH 值逐渐下降，当达到酸性时，就会破坏钢筋外的钝化膜。

氯离子还会使混凝土的导电性提高，这样就会钢筋的外露部分和内部完好部分形成电位差，使腐蚀范围扩大，从而加快腐蚀速度。

三、钢筋腐蚀的防护措施现在的钢筋防护措施有很多，但最用的有以下四种：1.提高混凝土的强度，防止因其损坏而造成的钢筋腐蚀。

2.在钢筋表面加上防护层，防止化学反应发生。

3.对混凝土的表面进行防护层的涂抹，以保护整体混凝土结构来防止钢筋受腐蚀。

4.从钢筋的内部构成出发，提高钢筋自身防腐蚀能力。

在这四种防护措施中，最容易实行且成本低、效果好的是第一种。

路桥施工中混凝土结构的腐蚀机理及预防策略摘要：近年来道路桥梁的事故不断出现，道路桥梁的质量越来越引发人们的关注，腐蚀的情况出现对于建设工程质量产生严重影响，严重者甚至会造成人们生命财产出现损失发生。

对于腐蚀这种现象产生的主要原因便是物质发生化学反应，分子内部结构出现变化生成另一种物质。

对于道路桥梁质量发生的过程中，对于社会快速进步发展产生严重影响，属于社会发展中的一项重点问题。

关键词：路桥施工；混凝土结构；腐蚀机理；预防1钢筋锈蚀对混凝土结构性能的影响机理钢筋发生锈蚀后,导致钢筋混凝土构件性能下降的原因主要有以下两方面:a.锈蚀对钢筋屈服强度的影响。

钢筋锈蚀从点蚀开始，后期逐渐演变成坑蚀，然后逐步蔓延开来，最终将形成全面锈蚀。

锈蚀后，钢筋体积会膨胀，混凝土内部将逐渐沿着主筋，逐渐形成裂缝，一旦形成裂缝，将造成钢筋锈蚀进一步加快，情况严重时，甚至会造成保护层剥落，最终导致构件有效横截面面积不足，承载力降低。

b.锈蚀对粘结性能的影响。

粘结性能主要表现为钢筋与混凝土之间的化学胶着力、相互间的摩擦力以及机械咬合力三大部分。

良好的粘结性能是这两种不同材料能否很好地共同作用的基本前提。

发生锈蚀后，在钢筋表面将形成一层铁锈层，其存在使得钢筋混凝土结构内部的粘结性能大幅降低。

并且钢筋发生锈蚀后体积会膨胀，铁锈的体积约为钢筋的2～4倍，并且它与混凝土相互作用，从而导致粘结性能降低，并最终造成构件承载力减小。

2腐蚀机理混凝土碳化是指混凝土化学腐蚀，大气中的二氧化碳进入混凝土中，与混凝土的碱性物质发生化学反应，继而生成碳酸盐与水，导致混凝土碱度明显降低，此过程即碳化，还可称之为中性化。

水泥水化时会生成氢氧化钙，致使混凝土空隙中被氢氧化钙填满，碱性介质的存在会对钢筋起到一定保护作用，在钢筋表面生成铁氧化物，即钝化膜。

混凝土一旦碳化将失去保护功能，导致钢筋生锈。

由此可以看出，碳化虽能提高混凝土的耐久性，但对钢筋而言，由于混凝土碱度降低会使混凝土中氢离子数量增多，使混凝土具有的保护功能明显减弱。

混凝土与钢筋的腐蚀性标准一、前言混凝土和钢筋是建筑工程中常用的材料，但它们都存在着腐蚀的风险。

如果不及时进行防护措施，会导致建筑结构的损坏，严重威胁人们的生命财产安全。

因此，制定混凝土和钢筋的腐蚀性标准是非常必要的，本文将详细介绍这方面的相关内容。

二、混凝土的腐蚀性标准1. 混凝土的腐蚀机理混凝土的腐蚀主要是由于混凝土中的钢筋受到了氯离子的侵蚀，形成了氧化物，导致钢筋的体积膨胀，从而使混凝土裂开，最终导致结构的损坏。

2. 混凝土的抗氯离子渗透性混凝土的抗氯离子渗透性是指混凝土中的氯离子在一定条件下通过混凝土的能力。

目前国内和国际上都有相关的测试标准，如GB/T50082-2009《混凝土抗氯离子渗透性试验方法》、ASTMC1202-12《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration》等。

3. 混凝土的耐久性混凝土的耐久性主要是指混凝土在不同环境条件下的抗压强度、抗冻融性、抗碳化性等指标。

这些指标的测试需要按照相关的标准进行，如GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50050-2013《建筑混凝土耐久性试验方法标准》等。

4. 混凝土的防腐措施为了防止混凝土的腐蚀，需要采取一些防腐措施，如选用合适的混凝土配合比、加入防腐剂、采用防水材料等。

这些措施需要根据具体情况进行选择，同时需要按照相关的标准进行操作。

三、钢筋的腐蚀性标准1. 钢筋的腐蚀机理钢筋的腐蚀主要是由于钢筋表面的锈蚀层被氯离子侵蚀，形成了氧化物，导致钢筋断裂。

因此，钢筋防锈处理非常重要。

2. 钢筋的防锈处理钢筋的防锈处理可以采用镀锌、喷涂防腐漆等方法。

其中，镀锌是一种比较常用的防锈方法，可以提高钢筋的耐腐蚀性。

喷涂防腐漆则可以起到很好的防腐效果，但需要注意选择合适的防腐漆，同时进行合理的施工。

混凝土腐蚀机理及防腐措施一、前言混凝土作为一种普遍应用于建筑工程中的材料，其耐久性一直是人们关注的焦点。

然而，由于混凝土腐蚀问题的存在，混凝土结构的寿命受到了很大的制约，因此防止混凝土腐蚀成为了建筑工程设计和施工中的重要问题。

本文将从混凝土腐蚀机理入手，介绍混凝土腐蚀的成因和发展过程，并阐述目前防腐措施的研究和应用情况。

二、混凝土腐蚀机理1.混凝土腐蚀的定义混凝土腐蚀是指混凝土中的金属钢筋或钢材在水、氧气和二氧化碳等条件下发生化学反应而遭受破坏的过程。

混凝土腐蚀的发生会导致钢筋的腐蚀和混凝土的开裂，从而降低混凝土结构的承载力和使用寿命。

2.混凝土腐蚀的成因混凝土腐蚀的成因主要包括以下几个方面：（1）碳化作用。

混凝土中的碳酸盐会与大气中的二氧化碳反应，产生碳酸，使混凝土中的pH值降低。

当pH值降至9以下时，钢筋表面的保护层会被破坏，钢筋开始腐蚀。

（2）氯离子侵入。

氯离子是混凝土中的一种常见的腐蚀因素，它可以通过混凝土中的孔隙和微裂缝进入混凝土内部，当氯离子的浓度达到一定的程度时，就会导致钢筋腐蚀。

（3）水化反应。

混凝土中的水化反应会产生氢离子，当氢离子的浓度达到一定的程度时，就会使钢筋表面的保护层被破坏，从而导致钢筋腐蚀。

（4）钢筋表面的损伤。

钢筋在运输、安装和施工过程中容易受到损伤，这些损伤会导致钢筋表面的保护层被破坏，从而加速钢筋的腐蚀。

3.混凝土腐蚀的发展过程混凝土腐蚀的发展过程可以分为三个阶段：腐蚀前期、腐蚀中期和腐蚀后期。

（1）腐蚀前期。

在这个阶段，钢筋表面的保护层被破坏，但钢筋表面还未出现明显的腐蚀痕迹。

（2）腐蚀中期。

在这个阶段，钢筋表面开始出现明显的锈迹和腐蚀痕迹，混凝土中的裂缝也开始出现。

（3）腐蚀后期。

在这个阶段，钢筋表面已经被完全腐蚀，混凝土结构的承载力已经大大降低，甚至达到失效的程度。

三、混凝土腐蚀的防腐措施1.加强混凝土的密实性混凝土的密实性是指混凝土中孔隙的数量和大小，孔隙越少越小，混凝土的密实性就越好。

混凝土中的钢筋腐蚀原理解析混凝土是一种常用的建筑材料，其优点包括强度高、耐久性好、施工方便等。

然而，随着时间的推移，混凝土中的钢筋会逐渐发生腐蚀，导致结构损坏，给人们的生命财产安全带来威胁。

因此，对混凝土中钢筋腐蚀的原理进行深入解析，对于控制和预防混凝土结构的腐蚀具有重要意义。

一、钢筋腐蚀的概念钢筋腐蚀是指钢筋表面由于与外界环境中的水、氧气、二氧化碳等发生反应而失去金属表面的一种现象。

腐蚀有时是物理因素如机械磨损、热膨胀等引起的，但大多数情况下是由于电化学反应引起的。

特别是钢筋在混凝土中的腐蚀，是由于混凝土中的含盐水、氯离子等导致的。

二、钢筋腐蚀的机理钢筋腐蚀是一个复杂的过程，涉及到多种因素和反应。

主要机理包括电化学反应和物理化学反应。

1. 电化学反应电化学反应是钢筋腐蚀的主要机理。

钢筋与混凝土中的水和氧气发生反应，形成电池。

钢筋表面的金属离子从阳极处释放，通过电解质（即混凝土）传输到阴极处，在那里与水和氧气发生还原反应，生成氢气和氢氧化物离子。

这个过程会导致钢筋的体积减小，从而导致钢筋的强度降低，损坏混凝土结构。

此外，混凝土中的氯离子也会加速钢筋的腐蚀。

氯离子可以通过外界环境进入混凝土中，也可以通过混凝土中的水分和氧气发生反应产生。

氯离子可以形成氯离子化合物，并且可以催化钢筋表面的电化学反应，使钢筋表面的腐蚀速度加快。

2. 物理化学反应物理化学反应也是导致钢筋腐蚀的因素之一。

混凝土中的水分和二氧化碳会形成碳酸，碳酸可以与钢筋表面的保护性氧化铁层反应，破坏其保护性能，从而促进钢筋的腐蚀。

此外，混凝土中的硫酸盐也会对钢筋造成损害。

硫酸盐可以与钢筋表面的氧化物反应，形成硫酸化物，从而破坏钢筋表面的保护性层，促进钢筋的腐蚀。

三、影响钢筋腐蚀的因素混凝土中钢筋的腐蚀速度受到多种因素的影响。

主要因素包括：1. 混凝土的质量混凝土的质量是决定钢筋腐蚀速度的重要因素之一。

混凝土的密实程度、水胶比、氯离子含量等都会直接影响钢筋的腐蚀速度。

安全技术/建筑施工钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。

在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。

新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。

但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。

据调查, 我国20世纪90年代前兴建的海港工程,一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。

我国50 年代至70年代建的海港工程,高桩码头不到20年,甚至7～8 年就出现严重钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。

国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性, 即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。

我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。

除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外, 环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素,致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏,给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。

因此,如何采取有效的防腐蚀技术措施,防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏,确保建筑物达到预期的使用寿命是国内外学术界、工程界极为关切的热点。

混凝土抗腐蚀及其预防措施摘要：腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。

为深入了解混凝土结构的腐蚀，本文从影响混凝土结构的腐蚀性介质，混凝土结构的腐蚀机理，混凝土结构的腐蚀预防措施进行了阐述。

为了保证防腐蚀工程的质量，在设计中应根据环境中腐蚀介质的性质、浓度和作用条件，结合工程部位的重要性等因素，正确选择防腐蚀材料和构造；在施工中应严格执行科学的制度，精心施工，确保建筑工程质量，提高建筑物使用寿命，执行可持续发展。

关键词：混凝土腐蚀机理防腐措施引言：混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一。

但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注。

由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费。

根据中国工程院2001-2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计, 1998年中国建筑部门(包括公路、桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿人民币[1]。

近年来,中国建筑行业的发展速度突飞猛进,一批批建筑物拔地而起,但钢筋混凝土基础的耐久性问题也逐渐暴露出来。

所以,重视和加强钢筋混凝土基础结构的腐蚀性与防腐措施的研究已迫在眉睫。

1、产生腐蚀的基本原因：1.1氢氧化钙及其他水化物能在一定程度上溶解于水。

1.2氢氧化钙、水化硅酸钙等都是碱性物质，若环境介质中有酸类或某些盐类时，能与其发生化学反应，若新生成的物质或易溶于水、或没有胶结力、或因结晶膨胀而产生内应力，都将引起混凝土破坏。

1.3混凝土本身不密实，在其内部存在很多毛细孔通道，侵蚀介质易于进入其内部。

2、腐蚀机理：混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程。

一般可将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀性腐蚀。