關(guān)于鋼筋混凝土耐久性與防腐設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)見解

混凝土及鋼筋混凝土在工程中的應(yīng)用已有百年的歷史，在當(dāng)今的土木工程建設(shè)中，它們是最重要的現(xiàn)代建筑材料。在以往的工程設(shè)計(jì)及建設(shè)中往往只考慮到了混凝土的強(qiáng)度，但國(guó)內(nèi)外大量的工程實(shí)例表明，在現(xiàn)有的建設(shè)水平下，多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)物過(guò)早破壞，其原因不是因?yàn)閺?qiáng)度不足，而是耐久性不夠。在使用過(guò)程中，混凝土構(gòu)件在荷載作用下會(huì)出現(xiàn)裂縫，同時(shí)受到周圍介質(zhì)的長(zhǎng)期作用，會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕，混凝土剝落等腐蝕現(xiàn)象，逐漸失去承載力，引起安全事故，造成重大損失。因此，對(duì)混凝土構(gòu)件的腐蝕保護(hù)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必不可少的考慮因素。

混凝土是由硅酸鹽水泥、填充骨料、水和助劑等混合后經(jīng)水合澆注而成。水泥的基本化學(xué)組成為3CaO·SiO2和β-2CaO·SiO2，以及少量的3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3或者是一些鐵相的固體溶液MgO、CaO以及其痕量化合物。除了加入骨料增強(qiáng)其耐磨性，還使用鋼筋骨架來(lái)增加混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，這種混凝土叫作鋼筋混凝土。

混凝土腐蝕的定義：混凝土是一種非均勻的、多元、多孔的、固液氣三相并存的復(fù)合材料，混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境中的某些腐蝕性介質(zhì)通過(guò)混凝土的空隙進(jìn)入其內(nèi)部，與空隙中的氫氧化鈣和溶液及水泥水化產(chǎn)物接觸發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)及一系列的物理、化學(xué)破壞作用，稱為混凝土的腐蝕。

混凝土及鋼筋混凝土在土壤中的腐蝕則分別為溶出性腐蝕及結(jié)晶腐蝕。溶出性腐蝕主要是由于水泥水化產(chǎn)物逐漸侵析而導(dǎo)致混凝土破壞；結(jié)晶腐蝕則是由于土壤中含有大量硫酸鹽與水泥礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成含有結(jié)晶水的水化硫酸鈣，體積膨脹引起混凝土材料的破壞。

鋼筋的銹蝕：由于水泥的水化作用，在混凝土內(nèi)部形成較強(qiáng)的堿性環(huán)境，在這種環(huán)境下，鋼筋鈍化形成致密的氧化膜保護(hù)層，當(dāng)大量的碳酸鈣形成時(shí)，混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境受到破壞，達(dá)到一定程度時(shí)，如pH在9以下時(shí)，鈍態(tài)鐵的保護(hù)層就失去作用，混凝土內(nèi)的鋼筋因?yàn)闆](méi)有受到堿性環(huán)境的保護(hù)而產(chǎn)生銹蝕。

混凝土材料防腐措施針對(duì)混凝土材料的溶出性腐蝕的特點(diǎn)，要提高混凝土的抗腐性，主要是提高混凝土的密實(shí)性，具體措施如下：（1）選擇適宜的混凝土種類，如硅酸鹽水泥混凝土或礦渣水泥混凝土；（2）選用最不易水解的水泥品種，如礦渣硅酸鹽水泥，或在混凝土中摻用火山灰混合材料，如硅粉、粉煤灰等，以減少氫氧化鈣溶出的可能性；（3）提高混凝土在高濕度條件下的硬化溫度和延長(zhǎng)硬化時(shí)間，以減少游離的氫氧化鈣，提高混凝土的密實(shí)性，從而改善混凝土的抗蝕性；（4）對(duì)已部分損壞的混凝土，可采用聚合物水泥砂漿（如丙烯酸酯共聚乳液水泥砂漿等）進(jìn)行罩面。

混凝土材料的防腐措施針對(duì)混凝土材料的結(jié)晶腐蝕的特點(diǎn)，要提高混凝土的抗腐性，主要是提高混凝土的密實(shí)度，具體措施如下：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)室選擇適宜的水泥品種，如礦渣水泥；（2）采用聚合物混凝土或聚合物涂層，使混凝土盡量減少因外部環(huán)境干濕交替變化而受到鹽類侵蝕，同時(shí)防止混凝土表面與侵蝕介質(zhì)的直接接觸；（3）對(duì)部分浸泡在侵蝕性溶液中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可在混凝土表面設(shè)置可靠的防水層，以提高混凝土的抗蝕性；（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)采用摻加硅粉混凝土、礦渣水泥混凝土或摻粉煤灰混凝土。

鋼筋混凝土的發(fā)明與發(fā)展的主要因素之一是水泥漿具有保護(hù)鋼筋免受腐蝕的能力。混凝土保護(hù)層為使鋼筋免遭銹蝕的基本措施是最大限度地降低保護(hù)層的滲透性，并具有適當(dāng)厚度。對(duì)混凝土的基本要求是：低水灰比、高水泥用量、厚保護(hù)層、充分濕養(yǎng)、控制混凝土含鹽量、水泥品種（微裂縫少）。

為防止混凝土中鋼筋的腐蝕可采用陰極保護(hù)法，也可對(duì)鋼筋噴涂環(huán)氧粉末涂層然后再在混凝土構(gòu)件中使用，這兩種方法都在使用、施工等方面有較高要求，不便于推廣。

最方便實(shí)用的方法是在混凝土表面噴涂長(zhǎng)效防腐蝕涂層，這種方法簡(jiǎn)單且便于推廣，對(duì)易施工的構(gòu)筑物也可以采用。防腐蝕涂層可以有效的阻止氧化物、氧氣、二氧化碳和鹽堿水等腐蝕介質(zhì)的滲入，保護(hù)了混凝土的同時(shí)也就保護(hù)了鋼筋。

隨著社會(huì)的發(fā)展和混凝土技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，混凝土耐久性就越加顯示其重要性。混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限得以實(shí)現(xiàn)的保證，而對(duì)混凝土構(gòu)件的防腐蝕設(shè)計(jì)又是增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要手段。而在現(xiàn)階段，通過(guò)對(duì)混凝土原材料、外加劑和各種混凝土防護(hù)措施的選用以及混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工工藝的控制，可以做到提高混凝土的耐久性，延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，可以節(jié)約原材料，節(jié)約能源，節(jié)約養(yǎng)護(hù)、維修資金。