淺析混凝土中鋼筋銹蝕的原因及其預防措施

曹 立 梅

(鄭州升達經貿管理學院，河南 新鄭 451150)

1 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的危害及鋼筋銹蝕的破壞特征

1.1 鋼筋銹蝕的危害

鋼筋銹蝕在房屋建筑、公路、橋梁、大壩等混凝土結構中都普遍存在，鋼筋銹蝕影響結構耐久性，容易造成各種安全隱患，危害到了人民的生命安全。圖1表明了鋼筋銹蝕對建筑結構的一系列危害。

1.2 鋼筋銹蝕的破壞特征

1)混凝土沿鋼筋開裂。

混凝土本身的抗彎性、抗裂性能差，鋼筋銹蝕后會使鋼筋體積膨脹，會在混凝土表面沿鋼筋布置方向產生裂紋。實驗研究表明，由于受所處環境的影響，裂縫處(若形成腐蝕電池)鋼筋銹蝕的速度很可能比暴露于空氣中的鋼筋的銹蝕速度還快。

2)“握裹力”下降與喪失。

由于混凝土中的鋼筋發生銹蝕，使得鋼筋與混凝土界面上形成了一層疏松的銹蝕層，破壞了鋼筋表面與水泥膠體之間的化學附著力，并減少了鋼筋與混凝土之間的摩擦系數；鋼筋橫肋的銹損，降低了其與混凝土之間的機械咬合力；鋼筋銹蝕后體積膨脹會導致混凝土保護層開裂，減小了混凝土對鋼筋的束縛，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘結錨固作用，以及最終降低鋼筋混凝土構件的承載力和適用性。

3)鋼筋斷面損失。

混凝土中鋼筋的腐蝕常常是以局部腐蝕為主，研究表明它甚至比全面腐蝕造成的危害還大，它會在鋼筋表面產生蝕坑，造成鋼筋斷面的損失。

4)鋼筋應力腐蝕斷裂。

鋼筋在特定的腐蝕環境下會發生應力腐蝕斷裂。構件上由于腐蝕與應力的相互促進使鋼筋表面產生微裂紋，接著腐蝕沿裂紋深入，應力再促使裂紋發展，如此周而復始，使得鋼筋在受力過程中可能發生突然斷裂。

2 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的影響因素

2.1 混凝土碳化的影響

混凝土碳化是指混凝土中水泥的水化產物氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳發生化學反應，而后變成碳酸鈣，碳酸鈣比氫氧化鈣的密度大，故體積變小。因此，混凝土碳化會引起混凝土的收縮，從而導致混凝土表面裂縫的出現，使有害離子通過裂縫更容易進入混凝土內部，使鋼筋發生銹蝕。圖2為混凝土碳化和鋼筋銹蝕示意圖。

混凝土碳化后的pH值大大降低，鋼筋便更容易受到侵蝕。研究表明當10

2.2 水灰比

水灰比是混凝土中水的用量與水泥用量的重量比值，比值越大，混凝土中孔隙就越多，密實度就越低，則混凝土就會加快碳化的速度。

2.3 水泥品種

不同種類的水泥的混合料不同，即礦物成分的含量是不同的。若水泥的堿性成分較低，混凝土本身的抗碳化能力就低，那么鋼筋更容易被銹蝕。水泥品種的不同對混凝土的抗滲性還會有所影響，不同品種的水泥對引起鋼筋銹蝕因子的抵抗能力是不同的，比如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥的碳化速度都高于硅酸鹽水泥。

2.4 氯離子的侵蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕跟氯離子的含量關系也很大，氯鹽的摻量應少于水泥重量的1%[1]。氯離子可以滲透過混凝土保護層到達鋼筋表面。氯離子的侵入會使混凝土的pH值急劇下降，致使鋼筋被侵蝕。

2.5 混凝土的保護層厚度和密實度

混凝土的保護層厚度和密實度也是影響鋼筋銹蝕的兩個重要原因，鋼筋混凝土內部的鋼筋由外部的混凝土保護，由于混凝土的高堿性會使鋼筋表面形成一層保護膜，其次，一定厚度密實的保護層能夠對外界腐蝕介質的滲入起到有效的阻隔作用，可以有效地防止或推遲鋼筋的銹蝕，這都取決于混凝土施工質量的好壞。

2.6 溫度與濕度

混凝土碳化反應的發生與環境相對濕度和溫度的升高、交替變化密不可分。混凝土孔隙水飽和度直接影響著二氧化碳、氯離子等各種化學介質的擴散。若相對濕度很低，混凝土處于干燥狀態(相對濕度不大于25%)，即使二氧化碳的擴散速度很快，但缺少液相環境，碳化反應也不易進行。環境相對濕度還影響著鋼筋的電化學腐蝕速度。

2.7 混凝土的裂縫

混凝土的配合比、施工質量、混凝土的干縮、外部荷載的作用、堿骨料反應、養護不當等都會導致混凝土的開裂。裂縫為有害的腐蝕介質進入混凝土內部提供了通道，加快了鋼筋銹蝕。實驗表明，裂縫的寬度對鋼筋早期銹蝕的影響比較大，對鋼筋后期的銹蝕影響比較小。

3 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的預防措施

3.1 施工中合理選材

為提高鋼筋的抗腐蝕能力，要合理選擇鋼筋，可以選用鍍鋅鋼筋、環氧涂層鋼筋及各種涂防銹漆鋼筋，而且要注意鋼筋的現場保護，在運輸、存放、加工、綁扎、澆筑振搗過程中要嚴防涂層破壞。

混凝土要進行合理的配合比設計。水灰比應控制在0.5以下，這樣可以有效地防止鋼筋銹蝕[2]。同時也要合理選擇水泥，應當選用與構件腐蝕環境相適應的水泥品種。一般情況下，在其他條件相同時，混凝土強度越高防銹能力越好，同時，石子、砂、混凝土拌和養護用水及摻用的外加劑等原材料都不允許具有氯離子化合物含量超標的現象存在。

3.2 增加混凝土保護層厚度

保護層厚度越小，則有害物質對鋼筋的滲透路徑就越短，最終造成鋼筋周圍有條件產生銹蝕反應，使鋼筋的銹蝕速率變大。應根據規范，對所處不同部位、不同強度、不同抗震等級、不同環境等限制條件下的鋼筋表面混凝土保護層厚度進行設計上、施工上的嚴格控制。例如鋸齒形建筑、粗琢建筑、表面紋理深的建筑，都不應減少相應部位的混凝土保護層。

3.3 提高混凝土的密實度

要提高混凝土的密實度，首先要選用級配良好的骨料，控制原材料含泥量，混凝土要攪拌均勻，振搗密實，保證混凝土的施工質量，而且要防止混凝土運輸、施工過程中發生離析現象；其次可摻入高效減水劑，如LC-SAF，高效減水劑的摻入能夠在保證混凝土拌合物所需流動性的同時，釋放出多余的游離水，不僅使水泥體系處于相對穩定的懸浮狀態，還大大降低混凝土毛細管孔隙率。

3.4 防止氯離子的侵蝕

氯離子會加快鋼筋的銹蝕。氯離子會通過混凝土的缺陷滲入到鋼筋所在位置而侵蝕鋼筋，為防止氯離子的侵入，采取的主要措施有：

1)嚴控混凝土原材料的選擇；

2)提高混凝土保護層厚度及密實度；

3)在混凝土中摻入阻銹劑或鋼筋表層涂刷防腐涂料。

3.5 控制混凝土的裂縫

裂縫的出現會使混凝土內部的鋼筋更容易受到外界不利環境的侵蝕，預防混凝土裂縫的主要措施有：

1)自身原因裂縫。嚴格控制選材；嚴格控制水灰比、和易性與坍落度。

2)施工原因裂縫。如冬季適當延長保溫覆蓋時間；施工縫接頭嚴格按照規定處理；振搗密實，防止出現離析松散部位；保證基礎與模板支架的強度、剛度穩定性等。

3.6 新型阻銹劑的使用

鋼筋阻銹劑也是混凝土外加劑的一種，采用鋼筋阻銹劑的優點是效果好、施工簡單、成本低廉。MCI鋼筋阻銹劑，是一種高性能緩蝕劑，將它涂刷在混凝土結構表面，它將會滲透進入至密實的混凝土中，在鋼筋表面形成MCI分子保護膜。這層保護膜可以有效的抑制有害離子的入侵，抑制鋼筋的進一步銹蝕，同時對已形成腐蝕電池的陽極區及陰極區也都有保護作用。

4 結語

混凝土中鋼筋的銹蝕會影響鋼筋混凝土結構的耐久性，若不采取有效的預防措施，容易造成各種安全隱患。本文從預防有害物質進入混凝土、阻止腐蝕條件形成等方面提出了多種預防鋼筋銹蝕的措施，希望對改善鋼筋銹蝕的問題有所幫助。