堿性環境中鋼筋混凝土結構的防腐技術

白翔宇

（新鄉學院土木工程與建筑學院 河南新鄉 453003）

堿性環境中鋼筋混凝土結構的防腐技術

白翔宇

（新鄉學院土木工程與建筑學院 河南新鄉 453003）

鋼筋混凝土結構在各種環境下會逐漸被腐蝕，尤其在堿性環境中的腐蝕較為復雜，防腐已不是單純的工程技術問題，而已經關系到資源保護、能源節約、環境保護、保護人身安全及社會經濟發展等問題。因此，加強防腐技術的研究，對減少因腐蝕造成的損失，延長結構使用壽命，提高經濟效益都具有重要的現實意義。

堿性環境；鋼筋混凝土；防腐

鋼筋混凝土結構是建筑物最重要的結構形式，與其它結構相比具有施工工藝簡單、施工速度快、施工成型方便等優點。鋼筋混凝土結構也是目前應用最多的結構形式，廣泛應用于各類民用建筑和工業建筑。工業生產如冶金、化工、造紙等行業中產生的堿性腐蝕在整個腐蝕問題中占比較大，堿腐蝕對建筑結構承載力的影響較大，因此，需加強對堿性環境中鋼筋混凝土的防腐技術研究。

1.鋼筋混凝土結構腐蝕的主要因素

對鋼筋混凝土結構起腐蝕破壞作用的因素有很多，主要包括物理、化學、生物等諸多方面的因素。

1.1 物理因素

包括溫度變化、霜凍、太陽輻射、風、塵埃等。

1.2 化學因素

包括酸、堿、鹽溶液，含豐富離子的水，有機物質，工業廢氣等。

1.3 生物因素

包括微生物、霉菌、藻類、海洋動物、昆蟲、多細胞植物等。

2.堿性環境中鋼筋混凝土結構的腐蝕因素

堿性環境中，混凝土中的石子、砂是比較穩定的，堿對混凝土的腐蝕主要發生在混凝土的水泥水化物和鋼筋上。

2.1 堿性環境中混凝土的腐蝕

2.1.1 物理腐蝕

堿對混凝土的物理腐蝕主要表現在混凝土內結晶體的體積膨脹引起的腐蝕。堿性介質從混凝土外部通過混凝土孔隙滲透，與空氣中的CO2和H2O化合生成新的結晶體，結晶體的體積比NaOH的體積增大2.5倍。結晶體在混凝土內部的膨脹產生很大的內應力，由于體積的膨脹使混凝土遭到腐蝕破壞。

2.1.2 化學腐蝕

堿溶液可以與混凝土中的水化物發生化學反應，生成溶于水的新化合物，隨著新化合物溶于水的發展，混凝土的內部結構慢慢遭到破壞，使混凝土解體。在NaOH濃度較大、溫度較高時發生化學反應,這些反應不但破壞了混凝土的內部結構，而且生成硅酸鈉和偏鋁酸鈉，導致混凝土破壞。

2.1.3 水溶解侵蝕

水泥水化作用后生成的 Ca(OH)2可溶解于水，其溶解度為：1.3g/L。這種水溶解侵蝕的腐蝕方式在NaOH的濃度＜2.3%時發生，在濃度＞2.3%時可以不考慮。

2.1.4 混凝土中碳化作用

水泥水化作用后生成的Ca(OH)2在后續的化學反應中與空氣中的CO2發生碳化作用，生成碳酸鈣和水：Ca(OH)2+ CO2→ CaCO3+ H2O。

2.2 堿性環境中鋼筋的腐蝕

氯離子的侵蝕是造成鋼筋混凝土腐蝕的最主要因素之一。氯離子侵入混凝土內，破壞鋼筋的鈍化保護膜而使鋼筋產生腐蝕，氯離子對鋼筋混凝土除了加速鋼筋腐蝕外，也會侵蝕水泥的水化產物，混凝土的外加劑中如果含有氯離子，對鋼筋混凝土造成的腐蝕將更加嚴重。氯離子對鋼筋腐蝕的影響主要根據其含水量和陰極極性化所需氧的含量而定。

3.堿性環境中鋼筋混凝土的防腐方法

目前防腐鋼筋混凝土的主要類型有瀝青混凝土、硫磺混凝土、樹脂混凝土等。其中耐強堿腐蝕較好的有樹脂混凝土、瀝青混凝土。

鋼筋混凝土防腐需要解決的問題是鋼筋的防腐和混凝土的防腐問題。鋼筋的防腐基本上類似于鋼結構的防腐問題，可以按照鋼結構的防腐方法處理。混凝土防腐的常用方法可以分為兩類：一是精選混凝土的各種材料，提高混凝土的自身的防腐能力；二是在混凝土和腐蝕介質之間涂刷防腐隔離劑，達到防腐效果。混凝土防腐層有效作用時間短，需要定期維護，因此，不能通過一次防腐解決鋼筋混凝土結構整個使用壽命內的防腐問題。

3.1 選用耐堿腐蝕材料

如選用耐堿腐蝕的水泥、石材、密度大的石子、砂等，以提高自身抗腐蝕能力。也可以摻入樹脂或瀝青等形成新的耐堿腐蝕混凝土等。

3.2 在結構與腐蝕劑之間設置隔離層

通過設置隔離層以阻止或減緩其堿腐蝕作用。如鋼筋涂環氧樹脂保護層，加大混凝土保護層厚度，混凝土表面刷瀝青、環氧、塑料涂層等。

3.3 改善腐蝕的環境

減少污染源，減少腐蝕因素。如污水處理、空氣過濾或凈化等。

4.堿性環境中鋼筋混凝土的主要防腐技術

堿性環境中的各種腐蝕介質對鋼筋混凝土中的任何一種成分發生的腐蝕，都會造成結構的破壞。因此，防腐蝕的方法就是對各種腐蝕介質、各種可能發生的化學反應或物理變化的集中應對。

4.1 材料選取

應選擇化學性能穩定，在堿環境下混凝土組成成分不易與其它物質發生反應生成有害物質的材料。

選擇(CaO)3SiO2、(CaO)2SiO2含量高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。礦渣硅酸鹽水泥具有較好的耐堿性，但密實度較差，容易滲水，采用礦渣硅酸鹽水泥時需要Al(OH)3、Fe(OH)3摻入等密實劑。火山灰、粉煤灰、高鋁硅酸鹽水泥易被堿性物質腐蝕，在堿性環境下，不宜采用。

石子一般選擇石灰巖類和火成巖類等耐堿性較好的巖石制成的碎石和石屑，石子的密度要求大于2750kg/m3。

砂一般選擇天然石英砂，要求SiO2含量98%以上，堿溶率＜1.0g/L。

拌合水和養護水，要求水質不得呈酸性，PH值＞6。

為提高混凝土的密實度，可以摻入一些摻合材料來填充骨料顆粒之間的孔隙。一般采用磨細的石灰石粉作為摻合材料，細度應通過0.08mm方孔篩，篩余量＜25%，且粒徑＜0.16mm,堿溶率＜1.0g/L。

4.2 設置保護膜

對于較強的堿腐蝕，除了選擇耐腐蝕的材料外，還必須對直接接觸堿介質的混凝土采取保護措施，在混凝土表面采取涂、抹、刷、噴等辦法涂敷一層防腐材料，將混凝土與腐蝕介質完全隔離。

堿環境中防腐效果較好涂層有瀝青涂層、聚氯乙烯涂層、氯磺化聚乙烯(CSP)涂層、丙烯鹽酸和丙烯酸脂共聚物涂層、環氧樹脂涂層。環氧樹脂涂層防腐效果比較好，使用比較普遍。

涂層對堿性介質防腐效果較好，可耐各種濃度、多種類型的堿。防腐涂層施工中，必須保證粘合良好、沒有裂縫，涂層要密實。

4.3 改善混凝土膠凝性能

在混凝土的膠凝材料水泥中摻入聚合物，可顯著提高混凝土的密實度、抗滲性、抗拉強度、抗彎強度，阻止混凝土結構裂縫的產生，可以有效防止堿腐蝕物質進入混凝土構件內部，從而提高抗堿腐蝕能力。摻入的聚合物可以分為水溶性聚合物分散體乳膠類和水溶性聚合物。

5.結語

鋼筋混凝土結構在使用過程中受工業大氣、污水、酸霧、堿霧、鹽離子、有機質等腐蝕的影響，鋼筋銹蝕、混凝土剝落、疏松、裂縫現象經常發生，嚴重影響了其使用生命。

堿環境中鋼筋混凝土的腐蝕及防腐問題是極其復雜的過程。強堿對鋼筋混凝土腐蝕的衡量標準不太精確，不能對建筑的安全度判定和結構加固方案的確定提供準確、定量的依據。通過總結堿環境下混凝土常用防腐技術，為鋼筋混凝土防腐施工方法提供選擇，以減少因腐蝕造成的經濟損失，延長鋼筋混凝土結構使用壽命，保證結構的安全。

[1]石維；郭興蓬；董澤華.鋼筋混凝土界面局部腐蝕發展與抑制機理研究.[D].華中科技大學大學.2014

[2]邢士波.混凝土中鋼筋的腐蝕與防護技術研究[D].山東建筑大學.2008

[3]黃小坤，田春雨.預制裝配式混凝土結構研究[J].住宅產業.2010

G322

B

1007-6344（2016）10-0212-01

白翔宇（1977.4），男，河南新鄉人，碩士，副教授。主要研究方向：土木工程施工。