公路工程钢筋混凝土结构物中钢筋锈蚀与保护分析

公路工程钢筋混凝土结构物中钢筋锈蚀与保护分析【摘要】钢筋混凝土是一种复合材料。在钢筋混凝土结构物中，钢筋主要承受拉力，而混凝土则主要承受压力并保护钢筋免受腐蚀及火灾时高温的作用。在这种结构物中混凝土是直接与周围有害物质接触的，若混凝土十分密实并能长期发挥保护钢筋的作用，那么，这种结构物物将是耐久的。

【关键词】混凝土；腐蚀；钢筋；耐久性

一、钢筋锈蚀的基本原理

（1）氯化物的作用。氯化物是一种钢筋的活化剂，当其浓度不高时，亦能使处于碱性混凝土有害物质中钢筋的钝化膜破坏。这与氯离子的高吸附性有直接关系。它置换吸附的氧破坏钝化膜而导致钢筋发生溃烂锈蚀。（2）钙盐的作用。当含卤气体，如氯化氢、氯气、二氧化氯、溴和碘的蒸气渗入混凝土孔隙时，溶解在其液相中形成酸，该酸又与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其它化合物发生反应生成相应钙盐、硅酸凝胶等水化物，于是混凝土被中和而导致水泥石变质，逐渐丧失钝化钢筋的能力。这种钙盐具有可溶性、吸湿性，在高湿度的条件下其对钢筋的溶蚀作用也是强烈的。（3）ph值大小。混凝土的碱性及其孔隙中的ph值为12～13的氢氧化钙饱和溶液有利于形成和保持钢筋的钝化膜，则钢筋处于高抗腐蚀状态。当混凝土的ph值由于各种原因降至11.8或更低时，由于不能保存钝化膜，则钢筋的钝化变得不稳定，甚至被破坏。

二、钢筋锈蚀破坏的形式及其危害

钢筋锈蚀后产生的垢块之体积是其锈蚀层体积的2.5～3倍，因而挤压周围的混凝土并发生超过其抗拉强度的拉应力，结果使保护层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝。接着有害有害物质沿着裂逢大量侵入，则钢筋的锈蚀不断加快。这时，钢筋与混凝土的粘结力遭到破坏，共同工作能力大幅度下降。钢筋在混凝土中因锈蚀而发生破坏是由于其表面层变成锈斑而削弱截面积引起的。在含氯盐的混凝土中的钢筋之锈蚀是典型的不均匀的坑锈蚀。对钢筋混凝土结构物物来说，局部的钢筋受损要比匀质受损更危险。其原因是：第一，在坑腐蚀情况下，钢筋局部的断面削弱发展比匀质锈蚀要快；第二，结构物损害到危险程度时没有象保护层剥落的明显预兆。

三、预防钢筋锈蚀的措施

（1）设计、施工方面。第一，在工程设计中采取切实可行措施，预防有害有害物质对钢筋的侵蚀。一是采取通风措施排除、过滤有害气体，净化建筑物的使用环境；二是在建筑物发生有害有害物质的一面做保温、隔热、隔气层，避免主体结构物受高温、冷冻或湿汽的作用，保护钢筋混凝土结构物始终处于不发生钢筋锈蚀的限度以内。第二，在结构物中设置可靠的钢筋保护层。第三，严格控制混凝土中氯化物的含量。我国公路工程规定：“在钢筋混凝土中不得掺用氯化钙、氯化钠等氯盐。位于温暖和严寒地区、无侵蚀性有害物质影响及与土直接接触的钢筋混凝土构件，混凝土中的氯离子含量不宜超过水泥用量的0.3%……”建筑工程《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中对氯的含量也作了严格规定。第四，在工程中使

用高效减水剂。减水剂掺入混凝土拌合物中对水泥颗粒有强烈的分散作用，能显著降低水灰比，提高混凝土的密实度，增强其抗渗能力，阻碍有害物质的侵入。第五，在混凝土中掺加亚硝酸钠、亚硝酸钙等阻锈剂，可有效地提高混凝土的保护性能，但在掺加前应进行配合比试验，确定其最佳掺量。（2）对钢筋、混凝土进行防护。第一，对钢筋进行保护。一是开发钢筋新品种，如在钢材中加入微量元素，从而提高其防锈蚀能力；二是给钢筋涂覆保护层，如镀锌、涂覆环氧层、特种涂料或特种漆等，能有效防护有害有害物质的侵入。第二，对混凝土进行防护。一是可以在混凝土表面涂刷防水膜，能隔断含有氯离子的水、汽侵入混凝土中对钢筋造成腐蚀；二是对混凝土结构物用聚合物浸渍，填充已硬化混凝土的一些孔隙，使混凝土变为高强、耐久，而且几乎不透水；亦可用聚合物混凝土或乳液改性混凝土做构件的覆盖层，不仅有较好的力学性能和耐久性，其隔离性也很强。第三，采取阴极保护法。由前所述我们可以看到，如果减小电位差，即减少电子在金属中移动的电动力和减小金属表面阳极与阴极之间电解质中离子移动的电动力（即锈蚀电流），就可能使锈蚀过程减慢。

钢筋混凝土结构物是公路工程中广泛应用的结构物形式之一。这些钢筋混凝土结构物物由于恶劣的自然环境或生产工艺的制约，长期受着有害有害物质的侵蚀作用，造成了钢筋混凝土结构物的腐蚀性破坏，其损失是惊人的。因此，钢筋混凝土结构物中钢筋的锈蚀与保护是一个十分重要的课题，必须引起工程界技术人员的广泛

重视。

参考文献

[1]惠云玲，李荣.混凝土基本构件钢筋锈蚀前后性能试验研究[j].工业建筑.2007（6）：14～18

[2]潘振华，牛荻涛，王庆霖.钢筋锈蚀开裂条件的试验研究[j].工业建筑.2009（5）：46～49