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混凝土中钢筋锈蚀与预防
来源：中国混凝土网
　　摘要：钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中的应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。因此，锈蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性问题越来越受到工程界的关注和重视。& 　　关键词：混凝土；钢筋锈蚀；预防& 　　& 　　钢筋混凝土是当代土建、水利及道路工程上使用最广泛的建筑材料。钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀往往危害建筑物的安全,并且所造成的危害很难修补挽回,造成巨大的损失。钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性问题越来越受到工程界的关注和重视。& 　　一、混凝土中钢筋锈蚀机理& 　　混凝土中钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。二氧化碳和氯离子是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要和最常遇见的环境介质，因此混凝土中钢筋锈蚀机理主要有两种：即混凝土碳化和氯离子的侵入。混凝土中钢筋锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的，其电极反应式为：阳极Fe→Fe2++2e，阴极O2+2H2O+4e→4OH-，阳极表面二次化学过程为Fe2++2OH-→Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3。在氧气和水汽的共同作用下，由上述电化学反应式的钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水，从而逐渐被腐蚀，在钢筋表面生成红铁锈，引起混凝土开裂。氯离子Cl-和氢氧根离子OH-争夺腐蚀产生的Fe2+，形成FeCl2.4HO2（绿锈），绿锈从钢筋阳极向含氧量较高的混凝土孔隙迁徙,分解为Fe(OH)2（褐锈）。褐锈沉积于阳极周围,同时放出H+和Cl-，它们又回到阳极区，使阳极附近的孔隙液逐步酸化，Cl-再带出更多的Fe2+。这样，氯离子虽然不构成腐蚀产物，在腐蚀中也不消耗，但给腐蚀起了催化作用。反应式为：Fe2++2Cl-+4H2O→FeCl2.4HO2，FeCl2.4HO2→Fe(OH)2+2Cl-+2H++2H2O。& 　　二、影响钢筋锈蚀的因素& 　　影响钢筋锈蚀的因素很多，包括钢筋位置、钢筋直径、水泥品种、混凝土的密实度、保护层厚度及完好性、外部环境等。& 　　1.混凝土液相pH值。钢筋锈蚀速度与混凝土液相pH值有密切关系，pH值大于10时，钢筋锈蚀速度很小，pH值小于4时，钢筋锈蚀速度急剧增加。& 　　2.混凝土中Cl-的含量。混凝土中Cl-的含量对钢筋锈蚀影响极大，氯盐的掺量应少于水泥重量的1%。& 　　&3.混凝土的密实度和保护层厚度。混凝土能阻止外界腐蚀介质、氧气和水分等的渗入，混凝土密实度越高，保护层越厚，外界有害物质就越难渗入，钢筋锈蚀就不容易发生。& 　　4.其他因素。除上述因素外，钢筋应力状态对其锈蚀也有很大影响，预应力钢筋更容易腐蚀，而且应力腐蚀比一般腐蚀更危险。& 　　三、混凝土中钢筋锈蚀的防治措施& 　　1.提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率。外界的有害物质通过混凝土内部的孔隙，渗入到混凝土内，最后到达钢筋表面，破坏钢筋钝化膜，引起钢筋锈蚀，因此，为阻止外界有害物质侵入混凝土内而使钢筋锈蚀，就要提高混凝土的密实度。而要提高混凝土的密实度，就必须降低混凝土的孔隙，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，又会导致捣实成型困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等缺陷。提高混凝土密实度的措施有：1)保证混凝土的施工质量：首先要选用级配良好的骨料，控制材料的含泥量。其次混凝土要采用机械搅拌和机械振捣，保证混凝土搅拌均匀，振捣密实。同时，要防止混凝土在运输和浇注过程中产生离析现象。最后要做好混凝土的养护，保证混凝土到达设计强度要求。2)掺入高效减水剂：在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构，在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。& 　　2.防止氯离子的侵蚀。氯离子的侵入是钢筋被锈蚀的主要因素。氯离子进入混凝土有两种途径：其一是“混入”；其二是“渗入”。环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷渗入混凝土中，并到达钢筋表面。为防止氯离子的侵入，采取的主要措施有：1)控制原材料中氯离子的含量。当原材料中氯离子含量超标时，就要采取预防措施，这是防止混入型氯离子进入混凝土的主要措施。2)提高混凝土保护层厚度。混凝土保护层增加，则氯离子渗入混凝土到达钢筋的时间就会增加，这是延迟混凝土内部开始钢筋锈蚀的很有效的一种方法。3)混凝土表面涂层。为制止氯离子渗入混凝土，延缓钢筋腐蚀，涂覆混凝土作为第一道防线是一种简单、经济和有效的辅助性保护措施。4)钢筋表层涂刷防腐涂料。目前采用较多的是环氧涂层钢筋，由于其是在钢厂流水线上涂覆的，因此一般可以保证涂层的高质量，使钢筋与周围混凝土隔开，即使有害物质大量侵入混凝土，也可长期保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀。& 　　3.控制混凝土裂缝，尽量避免有害裂缝的出现。混凝土裂缝是普遍存在的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全，很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。因此在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现。预防混凝土裂缝的主要措施有：1)尽量选用收缩量较小、低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。2)混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此要严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。& 　　因混凝土中钢筋的锈蚀而导致钢筋混凝土结构提前破坏，已是国内外十分普遍的现象，造成了巨大的经济损失，也浪费了大量的资源。随着我国国民经济的快速发展，基建规模日益扩大，对资源的需求也越来越大，如何避免混凝土中钢筋的锈蚀，提高钢筋混凝土结构的耐久性，延长使用寿命，是当前迫切需要解决的问题。& 　　& 　　参考文献：& 　　[1]孟凡斌.混凝土中钢筋的锈蚀和预防[J].安徽建筑工业学院学报,):74-77& 　　[2]贡金鑫,赵国藩,赵尚传.大气环境下锈蚀对钢筋混凝土结构可靠度的影响[J].大连理工大学学报,):210~213 　 原作者： 舒洋&&（中国混凝土与水泥制品网
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混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术（一）.pdf5页
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第27卷 第7期
VolII27 No．7
混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术
李运德，黄玖梅，张军
北京航空材料研究院，北京 100095
摘 要：介绍了钢筋混凝土结构的主要腐蚀因素和腐蚀类型。
同时，随着混凝土表面涂层防腐涂装实践的发展，国
主要腐蚀因素包括：混凝土中性化、氯离子侵蚀、酸雨腐蚀、
内外也制订了相应的标准和规范，为混凝土表面防腐
冻融作用、微生物腐蚀 、冲蚀作用以及氧和水的作用。综述了
涂层设计和防腐涂装质量保证提供 了重要依据。
国内、外混凝土桥梁结构表面涂层的防腐技术标准，重点介绍
了涂层的配套要求和性能要求，指出了标准中存在的一些问题。 2 腐蚀环境
关键词：桥梁；混凝土；涂层；防腐；标准
2．1 腐蚀因素
中图分类号：TQ630．7l
文献识别码：A
文章编号：X 53―05
钢筋混凝土结构的破坏包括混凝土 自身劣化 以及
Anticorrosivecoatingtechnologiesforconcretebridge 由于混凝土 自身破坏造成增强钢筋的破坏 。钢筋混凝
structure--part one ／／LIYun．de，HUANG Jiu-mei，
土最终结构的破坏是钢筋锈蚀。钢筋锈蚀后，其增强
作用减弱；同时，由于增强钢筋锈蚀产物的体积膨胀
Abstract：The primary corrosion factorsand typesof
stee1．concrete structures were introduced． The main 而造成的混凝土开裂
正在加载中，请稍后...混凝土防腐蚀材料的选择与应用
&随着混凝土使用环境日益多样化，工业环境污染的日益加剧，混凝土结构受环境的侵蚀也日益突出。一般，混凝土结构的腐蚀破坏包括混凝土本身的腐蚀破坏和混凝土中钢筋的腐蚀破坏。由于混凝土和混凝土内钢筋的腐蚀会相互促进，为了延长钢筋混凝土结构的使用寿命，应同时注意混凝土和钢筋两者的防护，其中防腐蚀材料的选择与应用在其中起着相当关键的作用，应特别予以重视。
混凝土的防腐蚀
混凝土中存在着许多气孔和毛细管，有利于化学介质的渗透，为了提高其耐久性，可以从改善自身的密实性和隔离介质两方面入手。一方面要选择优质材料，确定适当配比，提高施工水平，适当增加混凝土厚度，并掺入减水剂，引气剂，防水剂等外加剂以改善混凝土的抗渗性。目前已出现了一些新型混凝土，它是用高性能掺和料大量取代水泥或用高性能胶凝材料（塑化水泥、低需水量水泥）来取代传统的水泥来制成高性能混凝土，制成的混凝土具有高强度、低收缩、高抗化学腐蚀等特点。钢纤维混凝土，将钢纤维掺入混凝土中能显著提高其抗弯、抗拉强度及断裂韧性，使得属松脆材料的混凝土具有良好的塑性。如钢纤维直径0.175mm，长度6，钢纤维/混凝土的含量（体积率）为6%时，可使混凝土的抗压强度提高37.5%。长寿命混凝土，在水压比0.5的普通混凝土中，掺入已二醇醚衍生物混合剂后，其干燥收缩率为普通混凝土的50%～60%，能控制碳化发展速率约为普通混凝土的1/3，氯离子渗透率为1/4，能有效地控制盐酸、硝酸对混凝土的渗透，从而抑制钢筋的锈蚀，使混凝土碳化中和和钢筋生锈的速度延迟10倍以上的时间，目前日本已研制出耐久性达500年以上的混凝土。
另一方面将混凝土同周围的腐蚀介质隔离开来，在混凝土结构的表面涂履涂料是一种经济、易行的方法。其目的主要是增加混凝土抗二氧化碳渗
透能力，增加混凝土耐氯化物渗透能力及提高混凝土表面的憎水性。表面封闭涂料的选择余地较大，大多数涂料都能满足要求。混凝土的表面涂料不同于一般钢材的防护涂料，特别是对底涂基料的要求更是不一样，目前常用的封闭涂料主要有：
环氧涂料。一些液体的环氧树脂有足够低的分子量以及对混凝土的润湿性，因而有较高的渗透深度，在对混凝土表面润湿性高的溶剂的配合下，环氧树脂浸润表面后发生反应，使渗透区域强度升高。目前，环氧涂料已广泛用于混凝土表面，因具有耐碱性，相容性，与混凝土的附着力强，若能配以稀释底涂料，则可进一步提高渗透性，增大其与混凝土的附着力。
乙烯基涂料。该类涂料既耐酸又耐碱且回弹性及韧性优异，是一类非常好的混凝土涂料，乙烯基涂料因其分子量高，粘度大，涂装时需预涂稀释底涂料。涂刷乙烯基稀释底料，可使涂料对基材有一定的渗透性，虽达不到液态环氧树脂的程度，但可以大大提高乙烯基涂料的附着力。由于干燥速度较快，后道涂料在几分钟内就可施工。
沥青涂料。沥青涂料有两类，其中煤沥青涂料具有较好的耐水性和耐化学性，石油沥青涂料具有较好的耐候和耐光性，均广泛用于混凝土涂装中。通常用低粘度沥青涂料作底涂料层，接着用高粘度沥青涂料作面层来阻挡水的渗透。厚浆型煤焦沥青涂料在保护混凝土不受化学侵蚀和吸水性方面有极佳的功能，并可减小混凝土管道阻力。
氯化橡胶涂料。氯化橡胶涂料具有耐水和耐化学品腐蚀以及混凝土涂料所必需的附着力和耐减性。由于是溶剂挥发型涂料，干燥速度相对较快。在高湿度的条件下，涂膜仍能保持完好。因氯化橡胶不耐动植物油和油脂，因而不宜作为下水管涂料或下水管的衬里。
近年以来，随着涂料技术的进步，又研制出了许多新型的混凝土封闭涂料。如：改性有机硅涂料，其中的烷氧基在碱性物质的激发下与混凝土中的水反应形成硅醇基，然后脱水缩合，在混凝土表面形成非极性的憎水层具有良好的防腐蚀及抗水性。具有高耐腐蚀树脂的玻璃鳞片涂料；具有较好的环保性能的粉末涂料等。
钢筋防蚀材料的选择与应用
针对钢筋的腐蚀，除了可以改变钢筋的材质，如使用耐蚀钢筋、不锈钢钢筋外，还可以采取以下措施：
钢筋阻锈剂。钢筋阻锈剂是一种加入混凝土中能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质，既有直接掺加到混凝土中使用的，也有涂在混凝土表面，依靠渗透作用进入混凝土，到达钢筋表面发挥作用的，按照作用机理，钢筋阻锈剂可分为阳极型、阴极型和混合型三种。阳极型是在钢铁表面形成钝化膜，常用的是亚硝酸盐；阴极型阻锈剂通过吸附或成膜来阻止或减缓阴极过程；混合型是同时抑制阳极反应和阴极反应的一类阻锈剂。加入钢筋阻锈剂就推迟了钢筋开始生锈的时间，又减缓了钢筋腐蚀发展的速度。目前我国RI系列的钢筋阻锈剂已在上百个工程中使用成功。
镀层钢筋和涂层钢筋。镀层钢筋主要是镀锌钢筋，利用锌的电位比铁低，对钢筋施加阴极保护。涂层钢筋是指在钢筋表面制作涂层，隔离钢筋与腐蚀介质的接触。在美国、日本、加拿大等国家中，钢筋表面喷涂环氧粉末涂料已达到规范化程度，但出于降低生产成本考虑，我国多是选择在工地喷涂高固体分环氧涂料的方法。混凝土中钢筋锈蚀的试验方法和评定标准可执行GBJ82“普通混凝土长期性能和耐久性试验方法”，但对于钢筋防腐蚀涂料的筛选，目前国内还没有适宜的方法和标准。
阴极保护技术。阴极保护是一种降低钢筋腐蚀速率的电化学的保护方法，在水中或潮湿土中，对钢筋混凝土结构实施阴极保护相对较容易；而在大气中，混凝土具有很高的电阻值，阳极材料及其铺设方法就成了主要问题。现在已开发成功的辅助阳极有：导电混凝土、沟槽式阳极、电缆阳极、导电涂层、分布网格阳极等。结构物可实施阴极保护的前提条件是混凝土中所有的钢筋必须是电连通的，不然会引起杂散电流腐蚀。阴极保护须严格控制保护电位范围，防止析氢引起握裹力降低和氢脆的发生。
要切实解决混凝土结构的防腐蚀问题，应综合应用各种防护手段，并不断加强新材料和新技术的开发利用和对施工工地的监控，确保混凝土结构达到预期的耐久性。
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