竇超

摘要：目前鋼筋混凝土是各類(lèi)建設(shè)工程中最常見(jiàn)的建筑主體結(jié)構(gòu)，其在使用中結(jié)合了兩種材料的使用優(yōu)點(diǎn)，使工程整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。目前在此種結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是鋼筋的腐蝕，而造成其腐蝕的因素較多且原理各不相同，以下則以此角度來(lái)探索其腐蝕的原理，并結(jié)合鋼筋混凝土的使用環(huán)境、情況、用途等方面提出具體可采用的防范措施，從而延長(zhǎng)整個(gè)鋼混結(jié)構(gòu)的使用壽命及使用的安全性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 鋼筋腐蝕 原理

根據(jù)鋼筋砼的配比及實(shí)際結(jié)構(gòu)來(lái)看，其主要是通過(guò)將鋼筋以網(wǎng)、板、纖維的形式融入砼中來(lái)提高砼的整體強(qiáng)度，從而改善結(jié)構(gòu)原有的力學(xué)性質(zhì)，由于兩種材料在實(shí)際中膨脹系數(shù)之間相差不大，因此可以制成兩種材料聯(lián)合使用的混合物。同時(shí)鋼筋與砼之間的粘合力決定了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，但是在鋼筋發(fā)生腐蝕情況時(shí)其內(nèi)部粘合力會(huì)下降，致使其出現(xiàn)開(kāi)裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的情況。

一、基本概況

混凝土作為一種膠凝材料在使用中通常呈堿性，其與鋼筋混用的時(shí)候會(huì)在鋼筋外部形成一層保護(hù)膜，在相對(duì)溫度、濕度、氣體結(jié)構(gòu)都處于恒定時(shí)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)的使用較為穩(wěn)定。但是現(xiàn)今氣候環(huán)境較為復(fù)雜，再加上混凝土其結(jié)構(gòu)特質(zhì)就屬于多孔類(lèi)材料，因此在使用中外部的各類(lèi)物質(zhì)可能會(huì)穿過(guò)這些孔隙與鋼筋發(fā)生反應(yīng)，從而影響鋼筋砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力性質(zhì)，在腐蝕部位出現(xiàn)局部變形，并且鋼筋腐蝕反應(yīng)的范圍會(huì)在時(shí)間作用下不斷擴(kuò)大推移，致使建筑物主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、開(kāi)裂的情況。目前在鋼筋發(fā)生腐蝕情況的主要影響因素有H2O、CL-、SO42-等，以下通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等方式探討鋼筋砼中鋼筋的腐蝕原理。

二、鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕問(wèn)題解析

（一）對(duì)于氯鹽在混凝土中的作用

為了保證鋼筋混凝土的使用效果，在進(jìn)行混凝土的配制時(shí)會(huì)在其中添加一定量的氯化鈣進(jìn)行防凍及早強(qiáng)，從而使砼快速的提高強(qiáng)度。而在制作鋼筋砼的結(jié)構(gòu)體時(shí)，氯化鈣與鋼筋會(huì)產(chǎn)生一定的接觸，氯的離子式為CL-，屬于陰離子，其會(huì)與鋼筋產(chǎn)生電解從而使鋼筋中的鐵出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，此時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)為原電池反應(yīng)，同時(shí)需要注意的是此時(shí)鋼筋表面陽(yáng)性電子必須屬于活性電子且氯化鈣分解成氯離子及鈣離子才會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)。由于氯鹽屬于早強(qiáng)劑，因此其在使用中會(huì)加快砼的干縮速度，從而產(chǎn)生裂縫，擴(kuò)大鋼筋與空氣及水分接觸的面積。

（二）不密實(shí)或存在裂縫給混凝土帶來(lái)的影響

在砼的配制過(guò)程中最重要的一項(xiàng)就是其水灰比的確定，水灰比直接影響砼后續(xù)使用效果，若是在密度的確定及搗實(shí)的過(guò)程中操作不到位將會(huì)使砼體出現(xiàn)裂縫漏筋的情況，而空氣中的水分或是具有腐蝕性的物質(zhì)會(huì)與鋼筋直接進(jìn)行接觸，造成氧化鐵保護(hù)層受到破壞，露出筋體，致使鋼筋腐蝕。

（三）“碳化”過(guò)程給混凝土帶來(lái)的損傷

在“碳化”的過(guò)程中其主要是由H2O2與砼中的堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而使混凝土結(jié)構(gòu)的PH值不斷的下降，在PH值下降到11以下后堿的活性會(huì)提高，因此會(huì)加速與H2O2的反應(yīng)，形成酸性物質(zhì)，并且在混凝土的空隙中其碳酸物質(zhì)的形成會(huì)加速鋼筋腐蝕情況，長(zhǎng)時(shí)間作用下形成惡性的“碳化”循環(huán)，其可以稱(chēng)為碳酸化反應(yīng)。

三、鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕原理

（一）電化學(xué)腐蝕

在鋼筋的表面上排列著極多的原電池，而電化學(xué)腐蝕的發(fā)生主要是帶有陰極的分子或是離子與鋼筋表面的陽(yáng)極原電池接觸，產(chǎn)生電子流動(dòng)情況，其在表面的反應(yīng)帶走了鋼筋中的Fe，出現(xiàn)銹蝕情況。同時(shí)在發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程中，鋼筋表面的電子必定處于一種較為活躍的狀態(tài)從而可以與陰極產(chǎn)生電化學(xué)作用。

根據(jù)鋼筋砼使用特點(diǎn)來(lái)看，若是其發(fā)生反應(yīng)需要有兩種條件，氧氣及水，具體為在共軛陰極的作用下出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)而造成鋼筋出現(xiàn)腐蝕溶解。因此可以得出在濕度及氣溫較高的條件下更易發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。

（二）化學(xué)腐蝕

根據(jù)鋼筋的分子結(jié)構(gòu)可以看出在實(shí)際使用中其與受酸、堿、鹽發(fā)生反應(yīng)，但是由于鋼筋會(huì)在混凝土堿性特質(zhì)的作用下形成特殊的保護(hù)膜，起到保護(hù)的作用，因此堿在砼中與鋼筋發(fā)生反應(yīng)的程度較小，可以忽略不計(jì)，最主要的化學(xué)腐蝕因素為酸與鹽所造成的。

（三）應(yīng)力腐蝕

鋼筋的電化學(xué)腐蝕以及應(yīng)力復(fù)合作用的結(jié)構(gòu)就稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕。影響鋼筋的應(yīng)力腐蝕的主要因素包括：鋼筋的應(yīng)力水平、腐蝕介質(zhì)、鋼筋的材料情況。由于鋼筋受到化學(xué)腐蝕等原因，造成了鋼筋表面形成大小不一，分布分散的腐蝕坑，這些腐蝕坑會(huì)在鋼筋受到拉力時(shí)引起應(yīng)力分布不均勻，導(dǎo)致應(yīng)力集中而引起鋼筋的早期斷裂。

四、防范措施

（一）常規(guī)的做法

首先，需要精準(zhǔn)的制定砼的水灰比，并做好搗實(shí)工作，盡量減少混凝土結(jié)構(gòu)中存在的孔隙，減少外界介質(zhì)與鋼筋接觸的渠道；其次，為避免氯離子破壞鋼筋的氧化鐵保護(hù)層盡量減少含有氯離子早強(qiáng)劑的使用；最后，為了增強(qiáng)鋼筋砼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性可在其外部涂一層具有防腐性質(zhì)的保護(hù)層，從而使鋼筋砼結(jié)構(gòu)表面可以形成密封性的涂層，從而避免H2O2與堿之間的反應(yīng)及水分、空氣等侵蝕性物質(zhì)的進(jìn)入。

（二）一般性的防范措施

在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中陰極電子會(huì)帶走鋼筋表面的陽(yáng)極電子，因此可以采用陰極保護(hù)法進(jìn)行解決。陰極保護(hù)法的原理是給鋼筋增加一個(gè)負(fù)向電流，從而使其電極電位負(fù)移，就是使鋼筋表面的氯離子超過(guò)能夠使鋼筋脫鈍的一個(gè)臨界值，這就有效抑制了電化學(xué)腐蝕的過(guò)程，使鋼筋不容易發(fā)生銹蝕。通常有如下兩種做法：第一，陽(yáng)極犧牲法；第二，外加電流陰極保護(hù)法。陽(yáng)極犧牲的方法是采用電化學(xué)上比鋼還要活潑的，也就是電位更負(fù)的金屬來(lái)作為陽(yáng)極，由腐蝕本身來(lái)提供自由電子，從而對(duì)鋼筋實(shí)施陰極保護(hù)。

五、結(jié)語(yǔ)

由于鋼筋腐蝕的原理較為復(fù)雜，因此在防范中應(yīng)結(jié)合其產(chǎn)生的腐蝕反應(yīng)進(jìn)行措施的選擇。而在鋼筋砼結(jié)構(gòu)的使用中，鋼筋的腐蝕反應(yīng)需要有氧氣及水分的參與才會(huì)產(chǎn)生，若是只在恒定的干燥環(huán)境中其出現(xiàn)腐蝕的幾率極低。因此在對(duì)腐蝕問(wèn)題進(jìn)行防治時(shí)要結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)降低混凝土中水分的含量及氧氣的活躍度，從而使鋼筋的腐蝕速度可以有效降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬俊濤，劉曉江.鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕原理的研究[J].卷宗，2016，（06）.

[2]張良，戶(hù)江濤.混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕機(jī)理及其防護(hù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（19）.

[3]殷憲秋.淺談混凝土中鋼筋銹蝕機(jī)理及影響因素[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014，（31）.

（作者單位：長(zhǎng)春新星宇房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司）