周 玲（云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明650224）

現(xiàn)代建筑工程離不開混凝土，特別是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土在各種物理、化學(xué)及它們的綜合作用下，會發(fā)生碳化和劣化，導(dǎo)致混凝土強度降低，從而縮短建筑物的使用壽命。隨著人們對建筑質(zhì)量有了更高的要求，也越來越重視建筑工程中的腐蝕現(xiàn)象。由于多種因素影響，在建筑工程中腐蝕無所不在。腐蝕給國民經(jīng)濟帶來巨大的損失，也給我們生存的建筑空間帶來不確定的安全隱患，如果建筑物在建造時對結(jié)構(gòu)材料不采取或不實施防腐措施，則腐蝕性介質(zhì)就可能損壞建筑結(jié)構(gòu)，甚至使其喪失使用價值。在大多數(shù)情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損壞主要是結(jié)構(gòu)中的鋼筋先受到腐蝕而引起的。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕的類型

鋼筋混凝土在通常條件下具有優(yōu)良的耐久性，但在某些侵蝕性介質(zhì)的作用下，混凝土結(jié)構(gòu)會逐漸遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為混凝土的腐蝕。與混凝土相接觸的周圍空氣、水和土壤中含有不同濃度的酸、堿、鹽類侵蝕性介質(zhì)時，當(dāng)其進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與之相關(guān)成分發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)后，混凝土變得疏松遭受腐蝕，逐漸發(fā)生綻裂剝落，進(jìn)而引起鋼筋腐蝕、強度下降，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效?；炷粮g的原因和機理隨侵蝕介質(zhì)和環(huán)境條件而異，一般分為三類：

1.1 溶蝕性腐蝕

水泥水化物生成物中的Ca(OH)2最容易被滲入的水溶解，又促使水化硅酸鈣、水化鋁酸鹽等堿性化合物發(fā)生水解，最終完全破壞水泥石結(jié)構(gòu)。某些酸鹽溶液滲入混凝土，生成無凝膠型的松軟物質(zhì)，易被水溶蝕。水泥石的溶蝕程度隨滲流速度增大而增大，溶蝕后，膠結(jié)能力減弱，混凝土材料的整體性被破壞。

1.2 結(jié)晶膨脹性腐蝕

含有硫酸鹽的水滲入混凝土中，與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2起置換反應(yīng)生成硫酸鈣（CaSO42H2O）以溶液形式存在。硫酸鈣再與水化物鋁硫酸鹽起作用生成含有多個結(jié)晶水的水化鋁硫酸鈣，體積膨脹1.5 倍以上，在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成極大的膨脹性破壞作用。

1.3 電化學(xué)腐蝕

鋼筋與潮濕介質(zhì)、水、土壤接觸時，表面覆蓋一層水膜，水中溶有來自空氣中的各種離子，這樣便形成了電解質(zhì)。首先鋼筋中的鐵素體失去電子即Fe →Fe2++2e 成為陽極，滲碳體成為陰極。在酸性介質(zhì)中H+得到電子變成H2跑掉；在中性介質(zhì)中，由于氧的還原作用使水中含有的OH-隨之生產(chǎn)不溶于水的Fe(OH)2；進(jìn)一步氧化成Fe(OH)3及其脫水產(chǎn)物Fe2O3，即紅褐色鐵銹的主要成分。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的原因分析

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕

混凝土的腐蝕往往是多種腐蝕介質(zhì)同時存在的一個極其復(fù)雜的物理化學(xué)作用過程。

2.1.1 環(huán)境介質(zhì)的侵蝕

環(huán)境介質(zhì)對混凝土的侵蝕主要是對水泥石的侵蝕。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕介質(zhì)作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)、物理與物理化學(xué)變化，而逐步受到侵蝕，嚴(yán)重的使水泥石強度降低，以致破壞。常見的侵蝕介質(zhì)可分為淡水腐蝕、一般酸性水腐蝕、碳酸腐蝕、硫酸鹽腐蝕、鎂鹽腐蝕五類。淡水的沖刷，會溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實度降低，從而進(jìn)一步造成對水泥石的破壞；當(dāng)水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶析和化學(xué)溶解雙重作用，腐蝕明顯加速，這類侵蝕常發(fā)生在化工廠；碳酸對混凝土的影響主要表現(xiàn)在溶析水泥石的同時，破壞混凝土內(nèi)的堿環(huán)境，降低水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度，造成對混凝土的侵蝕；硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為SO42-離子深入混凝土內(nèi)與水泥石組分反應(yīng)，生成物體積膨脹開裂造成損壞；海水中由于存在多種離子，侵蝕形式較為復(fù)雜，但主要是由于鎂鹽使硬化水泥石的結(jié)構(gòu)組分分解，同時硫酸鹽作用會造成對水泥石的損壞，而氧化鎂沉淀會堵塞混凝土孔隙，會使海水侵蝕有所緩和。

2.1.2 混凝土的碳化

混凝土的碳化是指空氣中的CO2在潮濕（有水存在）的條件下與水泥石中的Ca(OH)2發(fā)生的碳化作用，生成CaCO3和H2O 的過程。這個過程是由表及里向混凝土內(nèi)部緩慢擴散的。碳化后可使混凝土的組成及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使混凝土的堿度降低，會使混凝土對鋼筋的保護(hù)作用降低，使鋼筋易于銹蝕，對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)有很大的影響。碳化還會引起混凝土收縮，導(dǎo)致表面形成細(xì)微裂縫。

2.1.3 混凝土的堿-骨料反應(yīng)

混凝土的堿-骨料反應(yīng)，是指混凝土中的堿（鈉、鉀離子）與骨料中的活性礦物組分（活性SiO2或石灰質(zhì)白云石）在一定的條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，并生成體積膨脹的產(chǎn)物引起混凝土開裂，甚至破壞。因為堿-骨料反應(yīng)造成的混凝土破壞要在工程竣工后很長一段時間發(fā)生，因此往往不被人們所重視。堿-骨料反應(yīng)造成危害作用往往是不能根治的，是混凝土工程中的一大隱患。

混凝土堿-骨料反應(yīng)需同時具備三個條件：①相當(dāng)數(shù)量的堿；②相應(yīng)的活性骨料；③水分。反應(yīng)通常有三種類型：堿-硅酸反應(yīng)、堿-碳酸鹽反應(yīng)、慢膨脹型堿-硅酸鹽反應(yīng)。

2.2 鋼筋的腐蝕

在通常情況下，水泥水化產(chǎn)物中有1/5 的Ca(OH)2產(chǎn)生，混凝土空隙中充滿了由水泥水解時產(chǎn)生的Ca(OH)2飽和溶液，其堿度很高，pH 值達(dá)到13 左右，鋼筋在高堿度的環(huán)境中，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為純化膜，即使有空氣和水分進(jìn)入，也不可能導(dǎo)致鋼筋的腐蝕，因此混凝土中鋼筋是不易生銹的。但大氣中的CO2以擴散的方式進(jìn)入混凝土中，與Ca(OH)2作用而使混凝土中性化，當(dāng)混凝土的液相堿度降低到11.5 以下時，鋼筋鈍化膜可能破壞，使鋼筋表面呈活性狀態(tài)，此時若有空氣和水分進(jìn)入，鋼筋表面即開始發(fā)生電化學(xué)作用，由鐵變成氧化鐵，其體積發(fā)生膨脹，鋼筋的銹蝕物一般為Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe2O3等,根據(jù)最終產(chǎn)物的不同，鐵銹的體積比原金屬大2 ～4 倍，則可導(dǎo)致混凝土順筋開裂，腐蝕物質(zhì)從裂紋處進(jìn)一步浸入，加速鋼筋的腐蝕，從而降低混凝土強度?；炷林械匿摻钼g化膜遭破壞有兩種原因：

（1）混凝土的碳化或中性化：造成混凝土碳化或中性化的原因，主要是混凝土的密實度即抗?jié)B性不足，酸性氣體（如CO2、SO2、H2S、HCl）滲入混凝土內(nèi)與Ca(OH)2作用。

（2）Cl-的腐蝕：Cl-的腐蝕是破壞混凝土最主要的因素，特別是沿海的混凝土建筑物和公路腐蝕破壞更嚴(yán)重。環(huán)境中游離的Cl-一旦滲入，對鈍化膜有特殊的破壞作用。即使在鋼筋保護(hù)層不被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜，成為活化態(tài)，使腐蝕過程得以進(jìn)行。在氧和水充足的條件下，活化的鋼筋表面形成一個小陽極，大面積鈍化膜的區(qū)域作為陰極，結(jié)果陽極金屬鐵溶解，形成腐蝕坑，一般稱這種腐蝕為“點蝕”。點蝕對結(jié)構(gòu)的危害較大，能最終使構(gòu)件失去承載力。

3 預(yù)防鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的措施

為了提高建筑結(jié)構(gòu)在各種腐蝕性介質(zhì)中的抗腐蝕性和耐久性。針對具體情況可采取下列措施防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕。

3.1 選擇適當(dāng)?shù)脑牧?/h3>

3.1.1 合理選擇水泥品種，使其適應(yīng)于混凝土的使用環(huán)境

水泥是混凝土的膠結(jié)材料。水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)、硬化而形成。水泥石一旦遭受腐蝕，水泥砂漿和混凝土的性能將不復(fù)存在。因此水泥的選擇需注意水泥的品種具體性能，選擇堿含量小，水化熱低、抗?jié)B性、抗腐蝕性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇。正確選用水泥品種，對保證工程的耐久性與節(jié)約投資有重要意義。

3.1.2 選用質(zhì)量好，技術(shù)條件合格的砂石骨料

發(fā)生堿-骨料反應(yīng)的必要條件是堿、活性骨料和水。粗、細(xì)骨料的耐蝕性和表面性能對混凝土的耐蝕性能具有很大影響。骨料與水泥石接觸的界面狀態(tài)對混凝土的耐蝕性有一定影響。 混凝土中所采用粗細(xì)骨料，應(yīng)有較好的級配及合理砂率，使骨料有最密實的堆積，以保證混凝土的致密性，同時控制材料的吸水率以及其它雜質(zhì)的含量，確保材質(zhì)狀況。施工中要嚴(yán)格加強對活性骨料的控制。

3.1.3 拌合及養(yǎng)護(hù)用水

混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水，應(yīng)考慮其對混凝土強度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況，防止影響砂漿及混凝土生成時雜質(zhì)影響其耐久性。 海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。

3.1.4 合理摻入外加劑

在建筑防腐工程中，外加劑的使用主要是為了提高混凝土密實性或?qū)︿摻畹淖桎P能力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。實踐證明，采用加入外加劑的方法，可以在一定范圍內(nèi)達(dá)到提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力，是一種經(jīng)濟而有效的技術(shù)措施。大量研究表明摻入粉煤灰、礦渣等混合材料能改善混凝土的性能，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，填充內(nèi)部空隙，提高密實度。摻入減水劑，可明顯地減少拌合水量，從而提高混凝土的密實性。

3.2 防腐混凝土的配合比設(shè)計

混凝土配合比的設(shè)計，應(yīng)按以下兩種情況進(jìn)行：一是按設(shè)計要求的強度（即按正常要求的強度）進(jìn)行配合比設(shè)計；二是按密實度的要求（即按最大水灰比和最小水泥用量的要求）進(jìn)行配合比設(shè)計，但強度等級往往大于前者。腐蝕環(huán)境中的混凝土配合比設(shè)計，必須取用上述兩種情況中強度等級的較高者。

3.3 提高混凝土的密實度

防止混凝土中鋼筋的腐蝕最經(jīng)濟而有效的方法是提高混凝土的密實度和堿度?；炷恋目紫堵试叫?，抗?jié)B能力越強，侵蝕介質(zhì)也越難進(jìn)入，侵蝕作用越輕。在實際工程中，可采用多種措施提高混凝土與砂漿的密實度。如混凝土施工中，均勻攪拌、合理澆筑、振搗密實、加強養(yǎng)護(hù)，確保生產(chǎn)耐久性的混凝土，攪拌設(shè)計確保高質(zhì)量、高密度、永久性和耐用型混凝土。加強混凝土養(yǎng)護(hù)，控制混凝土表面裂縫，確保施工質(zhì)量。

3.4 表面設(shè)置隔離層或保護(hù)層

當(dāng)侵蝕作用較強或上述措施不能滿足要求時，可在混凝土表面設(shè)置耐腐蝕性高且不透水的隔離層或保護(hù)層，使混凝土與周圍侵蝕介質(zhì)隔離開來或阻止有害物質(zhì)的侵入。

4 結(jié)語

腐蝕的存在不可避免，但腐蝕的消除并不是不能實現(xiàn)。只要我們深入了解腐蝕產(chǎn)生的原因，了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的機理，從而針對性地采取措施，針對性進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計，通過各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量控制，并針對有可能出現(xiàn)腐蝕的結(jié)構(gòu)提前預(yù)備腐蝕防治手段，我們就能夠控制腐蝕。

[1]GB50212-91《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》，中國計劃出版社，1991 年。

[2]劉祥順，《建筑材料》，中國建筑工業(yè)出版社，2011 年。

[3]涂湘緗等，《實用防腐蝕施工技術(shù)手冊》，化工部化工防腐蝕科技情報中心站，1992 年。

[4]尤勇等，淺談鋼筋混凝土的腐蝕機理及防腐措施，北方交通，2010 年