海港工程鋼筋混凝土結構的腐蝕機理與防腐對策

徐軍

（上海三航奔騰建設工程有限公司，上海 200000）

目前，我國的海港建設正處在一個快速發展的時期。同時，鋼筋混凝土結構設施也是當前使用最為廣泛的構筑物之一。隨著我國海洋開發規模的迅速擴大，需要建設的海港工程也正在日益的增加，尤其是一些臨海的工程，例如港灣碼頭、海洋跨洋大橋以及以旅游為目的建造的人工島等。除此之外，我國在六、七十年代建設的很多碼頭和海港的很多設施已經被海水大面積的腐蝕，嚴重影響了使用率，同時也給設施的安全性造成了負面的影響。這些已經建好的和正在建設的建鋼筋混凝土設施亟需良好的腐蝕控制，而且這也已經是技術方面的問題，更是關系到國家經濟的長期發展。

1 海港工程中鋼筋混凝土被腐蝕破壞的一些特征

首先，鋼筋混凝土的斷面損失嚴重；砼中鋼筋銹蝕分為局部腐蝕和全面腐蝕兩種，但是在實際情況中最為常見的是局部腐蝕，進而造成鋼筋混凝土斷面嚴重損失，當這種損失達到極限時就會導致構件的嚴重損壞。

其次，鋼筋混凝土結構的順鋼筋開裂；雖然鋼筋混凝土的地抗壓性能十分優越，但是其抗折抗裂性卻存在著一定的缺陷，特別是在鋼筋混凝土保護層厚度缺乏時，在這種情況下，會導致鋼筋混凝土的銹蝕產物體積發生膨脹，使鋼筋表面發生混凝土順鋼筋開裂。

第三，“握裹力”的下降和喪失；當鋼筋混凝土逐漸開裂后，由于裂縫的逐漸變寬，導致砼與鋼筋之間的粘結力也逐漸的變小，同時滑移增大，進而使構件原有的形狀發生改變。當“握裹力”喪失或降低到一定限度時，就會導致局部或整體失效。

第四，鋼筋混凝土應力腐蝕斷裂；當混凝土鋼筋處于較大的應力狀態下，在遭受腐蝕時極有可能隨時發生突然的斷裂。

2 海港工程鋼筋混凝土結構被腐蝕的機理探討

2.1 混凝土腐蝕

長期的暴露在海水和空氣的環境中是造成砼腐蝕破壞的主要因素，尤其是在海水環境中其物理和化學成分復雜，再加上空氣的不斷氧化作用，導致砼內的某些成分發生反應、溶解和膨脹，進而使自身的工作能力降低以及原有的性質發生改變。最終導致混凝土結構耐久性的失效。分析其原因可以總結如下：

首先，凍融破壞；目前我國使用最為廣泛的混凝土材料其本身具有多毛細孔多孔體，在外界環境不斷變化的情況下，尤其是外界溫差的變化，會導致吸水飽和的混凝土孔隙中的水會在內部結冰膨脹，進而使混凝土開裂和剝落。其次，混凝土結構的碳化；當砼長期暴露于環境中的酸性氣體（如二氧化碳），致使大量的酸性氣體滲透到砼中，造成長期的積累，并與砼中的堿性物質發生化學反應。碳化作用常常會導致砼的脆性增大，也會增砼中鋼筋的脫鈍。

再次，堿-集料反應；在鋼筋混凝土的水泥中堿和集料中的活性成分常常發生某些化學反應，導致硅膠體吸水，進而產生膨脹壓力，導致砼開裂的過程被稱為堿-集料反應。砼結構一旦發生堿-集料反應則會造成鋼筋混凝土結構出現裂縫，這些裂縫會加速空氣、水、二氧化碳等介質的侵入，進而對砼的破壞力增加。

2.2 鋼筋腐蝕

由于砼中的鋼筋一般是處在高堿的環境中，這樣就會在鋼筋的表面形成一層鈍化膜，這層致密的鈍化膜主要是保護鋼筋避免腐蝕。但是，當鋼筋表面的這層保護膜被腐蝕后，就會產生破壞性的膨脹力，使鋼筋周圍砼承受的拉應力超過混凝土抗拉強度，進而使鋼筋結構的保護層逐漸被剝落。造成鋼筋鈍化膜破壞主要有砼的碳化以及氯離子的侵蝕。

首先，混凝土的碳化；這并不是造成鋼筋腐蝕的最主要因素，這是因為海港工程中使用的混凝土結構表面的保護層很厚，由于碳化引起的砼堿度降低，造成鋼筋表面鈍化膜的破壞不足以造成嚴重的腐蝕。其次，氯離子的侵蝕；由于海水中廣泛存在有氯鹽，使其成為導致腐蝕最為常見和危險的介質。因此，氯鹽腐蝕是砼破壞的最主要因素之一。

3 海港工程中鋼筋混凝土結構防腐的技術措施

3.1 鋼筋混凝土表面防腐措施

首先，內摻鋼筋阻銹劑；根據大量的實踐證實，鋼筋腐蝕已然成為影響鋼筋混凝土耐久性的關鍵因素。而且也有大量的實踐經驗說明，鋼筋阻銹劑能夠有效的防止和減緩鋼筋銹蝕，而且其花費小，效果明顯，在海港工程鋼筋混凝土結構的防腐中得到了廣泛的應用。實際上，海港工程中的腐蝕是一種電化學腐蝕，其陰、陽極的反應都是在鋼筋的電解質面上發生的，若能有效的控制一方反應的進行就能有效的控制腐蝕的化學反應發生。而這種向混凝土中添加一些化學物質就是應用阻止其一方反應的發生來達到保護鋼筋結構被腐蝕。

其次，涂料涂裝保護；對鋼筋表面進行適當的涂料，同樣可以阻止或是減緩海水中腐蝕離子的進入。除此，涂料也起到了一定的裝飾效果。但是，在實際中，必須要解決涂層中物質的耐堿性以及附著力兩個問題。在選擇涂料時，應該挑選具有低粘度和高滲透能力的。高滲透的涂料可以起到封閉混凝土孔隙和提高后續涂層附著力的作用，是混凝土表面涂裝保護的關鍵和質量控制步驟。

3.2 混凝土的基本防護措施

我們可以用現有的技術手段來提高對砼的基本防護，可以考慮從從設計、施工、制作等方面提高砼自身的防護性能?？紤]到混凝土自身的高堿性，因此，科學合理的設計、施工的優質混凝土保護層可以有效的阻止外界環境介質的滲透。因而，有效的提高混凝土本身對鋼筋的防護才是最具有經濟性和有效性的措施?？梢圆扇∫韵麓胧汉侠淼脑O計砼結構，砼結構形式本身具有一定的防腐作用，例如構件截面幾何形狀應簡單、減少棱角以及突變等；采用高性能的混凝土，高性能混凝土本身具有相對較好的高耐久性和高穩定性。從實際中的應用可以看出高性能混凝土可顯著提高砼護筋性能，達到延長其使用壽命的目的。

[1]張東東,邵吉林.海港碼頭鋼筋混凝土建筑物的腐蝕和防護 [J].交通科技,2010（5）: 104-106.

[2]劉斌云,張勝,李凱.海工混凝土結構的腐蝕機理與防腐措施 [J].工程建設與設計, 2010（1）:84-91.

[3]路新瀛，武建偉.鋼筋混凝土橋梁的耐久性與高性能混凝土[J].公路,2002（4）:87-91.

[4]王彩華,吳劍鋒.提高體外預應力筋系統耐久性的措施[J].河南建材,2009（2）.

[5]葛燕.海洋環境對鋼筋混凝土結構的腐蝕和陰極保護技術[J].中國港灣建設,2004（3）:28-30.