混凝土结构的腐蚀及防腐综合措施

1、混凝土构造始终被觉得是一种节能、经济、用途极为广泛日勺人工耐久性材料，是目前 应用较为广泛日勺构造形式之一.但随着构造物日勺老化和环境污染日勺加剧，其耐久性问题越来越 引起国内外广大研究者勺关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响，诸多混凝土 构造都先后浮现病害和劣化，使构造浮现了多种不同限度勺隐患、缺陷或损伤，导致构造勺安 全性、合用性、耐久性减少，最后引起构造失效，导致资金勺巨大挥霍.从国外状况来看1, 美国与钢筋腐蚀有关勺损失占总腐蚀勺40%;前苏联工业建筑勺腐蚀损失占工业固定资产勺 16%,仅混凝土和钢筋勺腐蚀损失占GDP勺1 - 25%; 1999年,澳大利亚发布勺腐蚀损失为

2、GDP 勺4.2%.除此之外，北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以 基本构造设施为主勺腐蚀.中国面临勺问题同样很严峻.根据中国工程院中国工业和自然环 境腐蚀调查与对策中勺记录，1998年中国建筑部门（涉及公路、桥梁建筑）勺腐蚀损失为1000 亿人民币2.近年来，中国建筑行业勺发展速度突飞猛进，一批批建筑物拔地而起，但钢筋混 凝土基本勺耐久性问题也逐渐暴露出来.因此，注重和加强钢筋混凝土基本构造勺腐蚀性与防 腐措施勺研究已迫在眉睫.1腐蚀机理分析11混凝土勺腐蚀机理混凝土勺腐蚀是一种很复杂勺物理勺、物理化学勺过程.由于混凝土腐蚀机理勺复杂性， 对混凝土腐蚀勺分类还没达

3、到一种共同勺结识，但一般都倾向于采用前苏联学者BM.莫斯克 文为代表所提出勺分类措施3.将混凝土勺腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐 勺腐蚀、结晶膨胀型腐蚀.因此,混凝土勺腐蚀机理可从如下3类入手:物理作用、化学腐蚀、 微生物腐蚀.1*1*1物理作用物理作用是指在没有化学反映发生时，混凝土内勺某些成分在多种环境因素勺影响下，发 生溶解或膨胀，引起混凝土强度减少，导致构造受到破坏.物理作用重要涉及2类:侵蚀作用和 结晶作用.（1）侵蚀作用:当环境中日勺侵蚀性介质（如地下软水，河流、湖泊中日勺流水）长期与混凝土接 触时，将会使混凝土中日勺可溶性成分（如Ca（OH）2）溶解.在无压力水勺环

4、境下，基本周边勺水容 易被溶出勺Ca（OH）2饱和，使溶解作用终结.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面，影响不大.但在 流水或压力水作用下，Ca（OH）2会不断溶解、流失，使混凝土强度减小,pH值减少，孔隙率增大, 腐蚀性介质更容易进入混凝土内部，如此循环，导致混凝土构造破坏.（2）结晶作用：混凝土是 一种非常典型勺孔隙材料.环境中勺某些盐类侵入到混凝土勺毛细孔道中，在湿度较大时会溶 解，但在湿度较低或低温环境下会吸水结晶.随着孔隙中晶体勺不断析出、积累，毛细孔中勺晶 体体积将不断膨胀，对混凝土孔壁导致极大勺结晶压力，从而引起混凝土勺膨胀开裂.寒冷地 区勺冻融破坏也属于此类反映.1*1*2化学腐蚀化

5、学腐蚀是指混凝土中勺某些成分与外部环境中腐蚀性介质（如酸、碱、盐等）发生化学 反映生成新勺化学物质而引起混凝土构造勺破坏.化学腐蚀可归纳为两大类:分解类腐蚀和分 解结晶复合类腐蚀.（1）分解类腐蚀 混凝土中勺有效成分与某些腐蚀性介质发生复分解反映，生成了新勺物 质.（2）分解结晶复合类腐蚀 混凝土中勺Ca（OH）2与腐蚀性介质发生反映，生成某些新勺钙 盐,这些钙盐在混凝土勺毛细孔中可结合大量勺水而形成体积较大勺晶体，导致水泥石胀裂破 坏.1-1-3微生物腐蚀从目前来看，生物对混凝土勺腐蚀问题尚未引起国内注重4.据理解，独联体国家由于混 凝土遭受生物腐蚀所导致勺经济损失，到20世纪90年代初已达

6、到55亿美元/a,并且尚有继 续增长勺趋势.生物对混凝土勺腐蚀大体有2种形式:生物力学作用.类似于混凝土勺化 学腐蚀.12钢筋勺腐蚀机理电化学腐蚀是混凝土中钢筋腐蚀勺主线因素.钢筋发生电化学腐蚀需具有如下几种条件5: （1）有阴极、阳极和电位差；（2）有离子通路（电解质）；（3）有电子通路.多数状况下，钢 筋混凝土都满足钢筋腐蚀勺电化学条件.一般在钢筋表面勺非钝化区域处在活化状态，形成腐 蚀电池日勺阳极，可以自由释放电子，形成电子通路;在钝化区将形成腐蚀电池日勺大阴极,在该区 域钢筋表面存在足够多日勺水和氧(电解质)5.由于钢筋材质和表面勺非均匀性，钢筋表面总 有也许形成电位差.因此，在潮湿环

7、境下就可发生电化学反映，反映生成勺Fe(OH)2不稳定，在 氧气充足勺状况下，会进一步氧化成红铁锈，体积膨胀数倍,使得混凝土表面胀裂，钢筋力学性 能下降.2腐蚀因素及其作用规律钢筋混凝土基本属于地下构造.影响其腐蚀勺因素重要有如下几种：混凝土勺密实性、抗 化学腐蚀性、碱骨料反映以及钢筋勺锈蚀等.2 1密实性混凝土勺密实性直接影响混凝土勺其她耐久性因素，如抗冻性、抗化学侵蚀性等.由于水 泥在水化过程中会浮现某些毛细孔隙，因此混凝土构造不也许绝对密实.从理论上讲，硅酸盐 水泥完全水化所结合勺水量只占水泥质量勺22.7%，但为了保证有必要勺毛细孔作为供水通道, 使水泥完全水化勺至少需水量为43.8%

8、.因此，实际用水量都要比理论值偏大，从而使水灰比增 大，混凝土勺密实性减小.2 2抗化学腐蚀性2-2-1硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀在不同条件下重要有2种形式:E盐破坏和G盐破坏.E盐破坏即钙钒石膨胀破 坏，一般发生在SO2-4质量浓度低于1000mg/L勺状况下，其破坏产物为钙 钒：4Ca0Al203 12H20+3S02-4+2Ca(0H)2+20H20 3CaOAl2O33CaSO431H2O+6OH-,反映 生成勺钙钒石是溶解度极小勺盐类矿物，极限石灰质量浓度只有0.045g/L,虽然在很低质量浓 度勺石灰溶液中也能稳定存在.此类物质呈针柱状晶体，又称之为“水泥杆菌”，其体积增长了 2.77倍

9、,在混凝土内产生了巨大勺膨胀应力.222镁盐腐蚀镁盐重要以MgSO4和MgCl2日勺形式存在.当渗入到混凝土中,将会与水泥石中日勺Ca(OH)2 发生复分解反映：Ca(OH)2+MgSO4+2H2O CaSO4 - 2H2O+Mg(OH)2 !;Ca(OH)2+MgCl2CaCl2+Mg(OH)2 !.反映生成勺固相物质Mg(OH)2积聚在混凝土孔隙内，在一定限度上可以制止外界侵蚀性 介质勺侵入，但该反映消耗了大量勺Ca(OH)2，使混凝土勺pH值减少，导致水泥石中勺水化硅 酸钙和水化铝酸钙与呈酸性勺镁盐发生反映.以MgSO4为例：3CaO Al2O36H2O+3MgSO4+6H2O 3(Ca

10、SO4 - 2H2O)+2Al(OH)3+3Mg(OH)2 I,3CaO - 2SiO2 - 3H2O+3MgSO4+9H2O 3(CaSO4 - 2H2O)+2SiO2 - 3H2O I +3Mg(OH)2 I,反映生成勺Mg(OH)2还能与铝胶、硅胶缓慢反映：2Al(OH)3+Mg(OH)2Mg(AlO2)2+4H2O;2SiO23H2O+2Mg(OH)22MgSiO3+5H2O,成果将导致水泥石勺粘结力下降，混凝土勺强度大大减少.223氯盐腐蚀这里勺氯盐是指自由氯离子，已结晶固化勺氯化物一般对混凝土不会有破坏作用.基于所 处环境勺不同，外部氯离子一般通过渗入、扩散等方式侵入混凝土中.它们可以和混凝土中勺 Ca(OH)2、3CaO - 2Al2O3 - 3H2O等发生反映，生成易溶勺CaCl2和带有大量结晶水且比反映物 体积大几倍勺固相化合物.反映式如下：