混凝土结构的腐蚀机理及防腐措施

4.2 优化配合比 在试验室出具的配合比的基础上，对配合 比进行优化，在保证混凝土满足强度和泵送施 工要求下减小水灰比，使拌合用水最少，并通过 掺入膨胀剂、粉煤灰、高炉矿渣、微硅粉等多种 掺料，来提高混凝土性能，如高密实度、低渗透 性以及抵抗腐蚀的能力。 4.3 外加剂 在混凝土中掺入了对混凝土有防腐效果、 对钢筋有防锈作用的防腐阻锈剂。防腐阻锈剂 应用了多掺复合技术，即采用高效阻锈材料、对 混凝土有耐硫酸盐侵蚀作用的材料、磨细材料 及减水剂四种材料复合而成。该外加剂主要的 化学成分为 SiO2 和 Al2O3 及细磨材料，这些化 学物质在混凝土中的水化产物主要是硫铝酸 钙、水化硅酸钙凝胶和氢氧化铝凝胶，水泥中没 有游离氧化钙存在，因此水泥石在硫酸盐溶液 中很难形成引起膨胀的石膏 （CaSO4·2H2O）结 晶。再者水泥石中的钙矾石是在水泥水化硬化 过程中形成的，不会引起水泥石体积的破坏。在 MgSO3 溶液中，既有 Mg2+和 SO42-离子存在，Mg2+ 就不易和氧化铝凝胶反应，阻碍了 Mg2+腐蚀。 4.4 加强混凝土养护 为了进一步减小混凝土的水灰比，还应在 混凝土中掺入高效减水剂。同时还加强了混凝 土养护，避免产生混凝土收缩裂缝使含硫酸盐 水渗入混凝土体中。同时要求具有侵蚀性的环 境水，不得用作混凝土的拌和水和养护水，所有 的拌合水样都经过检测才允许使用。混凝土养 护时间不得少于 21d，从而达到提高混凝土耐 硫酸盐侵蚀能力的目的。 结束语 通过对混凝土硫酸盐对混凝土侵蚀机理 分析，找到了混凝土受侵蚀破坏的根本原因，阻 锈成分的引入能阻止或延缓钢筋的锈蚀，将明 显提高混凝土的抗腐蚀性能。通过增加混凝土 的密实度，减少腐蚀性液体的流通通道，降低混 凝土的渗透性，将显著改善混凝土抗腐蚀性。通 过提高混凝土的耐腐蚀性，改善混凝土的耐久 性，显著增加建筑物的使用年限。
（2）结晶膨胀性腐蚀。含有硫酸盐的水渗 入混凝土中，与水泥水化产物 Ca（OH）2 的化学 作用生成石膏（CaSO4·2H2O）以溶液形式存在， 石膏再和水化物铝硫酸盐起作用，形成多个结 晶水的水化铝硫酸钙，体积膨胀，导致混凝土开 裂破坏。
3 混凝土抗腐蚀性的影响因素 混凝土是一种多孔结构，在存在内外压力 差的情况下，必然存在液体或气体从高压处向 低压处渗透的现象，这种现象称为混凝土的渗 透性。混凝土的抗渗性和混凝土的抗碳化能力 对抵抗外界有害物质的耐腐蚀性及抗冻融性都 有着密切的关系。一般来说，抗渗性、抗碳化能 力好的混凝土耐腐蚀也就好。通常情况下，威胁 混凝土结构和耐久性的最主要形式是氯化物渗 入结构内部导致的钢筋腐蚀，通过对配合比进 行优化，减小水灰比降低用水量，提高混凝土自 身的密实度，切断带有侵蚀性的物质进入混凝 土内部的通道，降低渗透性，都将显著改善混凝 土抗腐蚀性。 4 提高混凝土抗腐蚀性能的措施 4.1 混凝土原材料的选择 （1）水泥。水泥是水泥砂浆和混凝土的胶 结材料。水泥类材料的强度和工程性能，是通过 水泥砂浆的凝结、硬化而形成。水泥石一旦遭受 腐蚀，水泥砂浆和混凝土的性能将不复存在。由 于各种水泥的矿物质组份不同，因而它们对各 种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异。正确选用水 泥品种，对保证工程的耐久性与节约投资有重 要意义。 （2）粗、细集料。发生碱—集料反应的必要 条件是碱、活性集料和水。粗、细集料的耐蚀性 和表面性能对混凝土的耐蚀性能具有很大影 响。集料与水泥石接触的界面状态对混凝土的 耐蚀性有一定影响。 混凝土中所采用粗细集料，应保证致密， 同时控制材料的吸水率以及其它杂质的含量， 确保材质状况。我国幅员辽阔，集料种类千差万 别，在不少地域均发现过活性集料。这些活性集 料共分两类，一类为碱—硅酸反应（ASR），一类 为碱—碳酸盐反应（ACR）。施工中要严格加强 对活性集料的控制。
（1）溶蚀性腐蚀。水泥的水化生成物中，Ca （OH）2 最容易被渗入的水溶解，又促使水化硅 酸钙等多碱性化合物发生水解，随后破坏低碱 性水化产物（CaO、Байду номын сангаасiO2）等，最终完全破坏水泥 石结构，某些酸盐溶液渗入混凝土，生成无凝胶 型的松软物质，易被水溶蚀。水泥石的溶蚀程度 随渗流速度增大而增大，溶蚀后胶结能力减弱， 混凝土材料的整体性被破。
1 影响混凝土结构的腐蚀性介质 为了确定建筑物不同部位的防护措施，将 腐蚀性介质按其形态并结合不同的作用部位分 为 5 种：气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态 介质和污染土。各种介质对不同材料的腐蚀程 度，可按介质类别、环境相对湿度和作用条件等 因素分为强腐蚀性、中等腐蚀性、弱腐蚀性和无 腐蚀性共四个等级。 （1）气态介质包括腐蚀性气体和以液体为 分散相的气溶胶（酸雾、碱雾等），其作用的部位 主要是室内外上部建筑结构的构配件。 （2）腐蚀性水系指在工业生产过程中受到 各种介质污染的工业水（生产水和废水）或地下 水，介质在腐蚀性水中的含量较低。腐蚀性水作 用的部位主要是地基、基础、污水池、地面和墙 面等。 （3）酸碱盐溶液：含有不同浓度介质的酸 碱盐液体 （包括完全潮解或溶解的腐蚀性固 体），其作用的部位主要是地面、水沟、墙面、设 备基础的地上部位、储槽和污水池等。 （4）固态介质包括腐蚀性碱、盐的颗粒、粉 尘和以固体为分散相的气溶胶，主要作用于地 面、墙面和有上部建筑结构的构配件。 （5）污染土系指建筑场地由于生产或自然 环境等综合因素造成地基土的污染，主要作用 于地下水部位的地下混凝土构筑物。 2 混凝土腐蚀机理 与混凝土相接触的周围介质，如空气、水 和土壤中含有不同浓度的酸、盐、碱类侵蚀性物 质时，当其进入混凝土内部，与之相关成分发生 物理化学反应后，混凝土遭受腐蚀，逐渐发生绽 裂剥落，进而引起钢筋腐蚀导致结构失效。混凝 土腐蚀的原因和机理随侵蚀介质和环境条件而 异，一般分为两类：
关 键 词 ：混凝土；腐蚀；外加剂；耐久性
所谓腐蚀，是材料与其环境间的物理化学 作用引起材料本身性质的变化。混凝土作为主 要建筑材料，工业、民用、运输和其他建筑物、构 筑物的建造中起了很大作用。用混凝土和钢筋 混凝土建造的建筑物和构筑物中的很大一部 分，在使用期间常常受到腐蚀介质的侵蚀。如果 建筑物在建造时对结构材料不采取或不实施防 腐措施，则腐蚀性介质就可能损坏建筑结构，甚 至使其丧失使用价值。为了通过提高建筑结构 在各种腐蚀性介质中的抗腐蚀性和耐久性，消 除建筑结构局部的修复工作，以减少建筑中腐 蚀给国民经济带来的损失，必须对在各种腐蚀 性介质作用下混凝土的损坏及钢筋腐蚀过程的 实质、钢筋混凝土结构的工作特性和受力状以 及可以提供的防腐方法及其特性等，进行深入 的研究。
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建筑工程
混凝土结构的腐蚀机理及防腐措施
钱宇 （广西建筑工程质量检测中心，广西 南宁 530000）
摘 要：腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。为深入了解混凝土结构的腐蚀，从影响混凝土结构的腐蚀性介质，混凝土 结构的腐蚀机理，混凝土结构的腐蚀预防措施，并结合工程中混凝土防腐措施的施工要点进行了阐述。为了保证防腐蚀工程的质量，在设计中应根 据腐蚀介质的性质、浓度和作用条件，结合工程部位的重要性等因素，正确选择防腐蚀材料和构造；在施工中应严格执行科学的制度，精心施工，确 保建筑工程质量，提高建筑物使用寿命，执行可持续发展。
（3）拌合及养护用水。混凝土拌合及养护 用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的 大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合 水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土 生成时杂质影响其耐久性。
海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了 对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影 响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水 拌制和养护。