公路工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中鋼筋銹蝕與保護(hù)分析

【摘 要】鋼筋混凝土是一種復(fù)合材料。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中，鋼筋主要承受拉力，而混凝土則主要承受壓力并保護(hù)鋼筋免受腐蝕及火災(zāi)時(shí)高溫的作用。在這種結(jié)構(gòu)物中混凝土是直接與周圍有害物質(zhì)接觸的，若混凝土十分密實(shí)并能長期發(fā)揮保護(hù)鋼筋的作用，那么，這種結(jié)構(gòu)物物將是耐久的。

【關(guān)鍵詞】混凝土；腐蝕；鋼筋；耐久性

一、鋼筋銹蝕的基本原理

（1）氯化物的作用。氯化物是一種鋼筋的活化劑，當(dāng)其濃度不高時(shí)，亦能使處于堿性混凝土有害物質(zhì)中鋼筋的鈍化膜破壞。這與氯離子的高吸附性有直接關(guān)系。它置換吸附的氧破壞鈍化膜而導(dǎo)致鋼筋發(fā)生潰爛銹蝕。（2）鈣鹽的作用。當(dāng)含鹵氣體，如氯化氫、氯氣、二氧化氯、溴和碘的蒸氣滲入混凝土孔隙時(shí)，溶解在其液相中形成酸，該酸又與水泥石中的氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽及其它化合物發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)鈣鹽、硅酸凝膠等水化物，于是混凝土被中和而導(dǎo)致水泥石變質(zhì)，逐漸喪失鈍化鋼筋的能力。這種鈣鹽具有可溶性、吸濕性，在高濕度的條件下其對(duì)鋼筋的溶蝕作用也是強(qiáng)烈的。（3）PH值大小。混凝土的堿性及其孔隙中的PH值為12～13的氫氧化鈣飽和溶液有利于形成和保持鋼筋的鈍化膜，則鋼筋處于高抗腐蝕狀態(tài)。當(dāng)混凝土的PH值由于各種原因降至11.8或更低時(shí)，由于不能保存鈍化膜，則鋼筋的鈍化變得不穩(wěn)定，甚至被破壞。

二、鋼筋銹蝕破壞的形式及其危害

鋼筋銹蝕后產(chǎn)生的垢塊之體積是其銹蝕層體積的2.5～3倍，因而擠壓周圍的混凝土并發(fā)生超過其抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力，結(jié)果使保護(hù)層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫。接著有害有害物質(zhì)沿著裂逢大量侵入，則鋼筋的銹蝕不斷加快。這時(shí)，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力遭到破壞，共同工作能力大幅度下降。鋼筋在混凝土中因銹蝕而發(fā)生破壞是由于其表面層變成銹斑而削弱截面積引起的。在含氯鹽的混凝土中的鋼筋之銹蝕是典型的不均勻的坑銹蝕。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物物來說，局部的鋼筋受損要比勻質(zhì)受損更危險(xiǎn)。其原因是：第一，在坑腐蝕情況下，鋼筋局部的斷面削弱發(fā)展比勻質(zhì)銹蝕要快；第二，結(jié)構(gòu)物損害到危險(xiǎn)程度時(shí)沒有象保護(hù)層剝落的明顯預(yù)兆。

三、預(yù)防鋼筋銹蝕的措施

（1）設(shè)計(jì)、施工方面。第一，在工程設(shè)計(jì)中采取切實(shí)可行措施，預(yù)防有害有害物質(zhì)對(duì)鋼筋的侵蝕。一是采取通風(fēng)措施排除、過濾有害氣體，凈化建筑物的使用環(huán)境；二是在建筑物發(fā)生有害有害物質(zhì)的一面做保溫、隔熱、隔氣層，避免主體結(jié)構(gòu)物受高溫、冷凍或濕汽的作用，保護(hù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物始終處于不發(fā)生鋼筋銹蝕的限度以內(nèi)。第二，在結(jié)構(gòu)物中設(shè)置可靠的鋼筋保護(hù)層。第三，嚴(yán)格控制混凝土中氯化物的含量。我國公路工程規(guī)定：“在鋼筋混凝土中不得摻用氯化鈣、氯化鈉等氯鹽。位于溫暖和嚴(yán)寒地區(qū)、無侵蝕性有害物質(zhì)影響及與土直接接觸的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土中的氯離子含量不宜超過水泥用量的0.3%……”建筑工程《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)氯的含量也作了嚴(yán)格規(guī)定。第四，在工程中使用高效減水劑。減水劑摻入混凝土拌合物中對(duì)水泥顆粒有強(qiáng)烈的分散作用，能顯著降低水灰比，提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)其抗?jié)B能力，阻礙有害物質(zhì)的侵入。第五，在混凝土中摻加亞硝酸鈉、亞硝酸鈣等阻銹劑，可有效地提高混凝土的保護(hù)性能，但在摻加前應(yīng)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定其最佳摻量。（2）對(duì)鋼筋、混凝土進(jìn)行防護(hù)。第一，對(duì)鋼筋進(jìn)行保護(hù)。一是開發(fā)鋼筋新品種，如在鋼材中加入微量元素，從而提高其防銹蝕能力；二是給鋼筋涂覆保護(hù)層，如鍍鋅、涂覆環(huán)氧層、特種涂料或特種漆等，能有效防護(hù)有害有害物質(zhì)的侵入。第二，對(duì)混凝土進(jìn)行防護(hù)。一是可以在混凝土表面涂刷防水膜，能隔斷含有氯離子的水、汽侵入混凝土中對(duì)鋼筋造成腐蝕；二是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物用聚合物浸漬，填充已硬化混凝土的一些孔隙，使混凝土變?yōu)楦邚?qiáng)、耐久，而且?guī)缀醪煌杆灰嗫捎镁酆衔锘炷粱蛉橐焊男曰炷磷鰳?gòu)件的覆蓋層，不僅有較好的力學(xué)性能和耐久性，其隔離性也很強(qiáng)。第三，采取陰極保護(hù)法。由前所述我們可以看到，如果減小電位差，即減少電子在金屬中移動(dòng)的電動(dòng)力和減小金屬表面陽極與陰極之間電解質(zhì)中離子移動(dòng)的電動(dòng)力（即銹蝕電流），就可能使銹蝕過程減慢。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物是公路工程中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)物形式之一。這些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物物由于惡劣的自然環(huán)境或生產(chǎn)工藝的制約，長期受著有害有害物質(zhì)的侵蝕作用，造成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的腐蝕性破壞，其損失是驚人的。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中鋼筋的銹蝕與保護(hù)是一個(gè)十分重要的課題，必須引起工程界技術(shù)人員的廣泛重視。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]惠云玲，李榮.混凝土基本構(gòu)件鋼筋銹蝕前后性能試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑.2007（6）：14～18

[2]潘振華，牛荻濤，王慶霖.鋼筋銹蝕開裂條件的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑.2009（5）：46～49