钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施

钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施钢筋混凝土中钢筋锈蚀原理及防治方法[摘要]:钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构耐久性和安全性影响极大。混凝土在多个原因作用下（如碳化、氯离子侵蚀等），钢筋因原先在碱性介质中生成钝化膜被破坏而逐步失去保护作用，造成钢筋锈蚀，生成铁锈体积比被腐蚀掉金属体积大3~4倍，使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂，而裂缝一旦产生，钢筋锈蚀速度大大加紧，结构构件承载力和可靠性劣化速度大大加紧，有甚至发展到钢筋锈断，危及结构安全。[关键词]:钢筋混凝土；钢筋锈蚀；原理；防治钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共1页，当前为第1页。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共1页，当前为第1页。[英文摘要]:Thecorrosionofreinforcingbarisgreattostructureanddurabilityoftheprestressingforceconcretestructureandsecurityinfluenceofarmoredconcrete.Concreteinunderavarietyoffactors(suchascarbonation,chlorideionerosion,etc.),reinforcedbytheoriginalinalkalinemedium-generatedpassivefilmwasdestroyedandgraduallylosetheirprotectiveeffect,leadingsteelcorrosionandrustvolumegeneratedbycorrosionswapMetalbulkythreetofourtimessothattheprotectivelayerofconcretereinforcedalongthelongitudinalcracks,andcrackshaveonce,greatlyacceleratethespeedofsteelcorrosion,structuralcomponentsofthebearingcapacityandreliabilitygreatlyacceleratethepaceofdeterioration,oreventothedevelopmentofsteelrustBroken,endangeringthesafetyofthestructure.[Keywords]：Reinforcedconcrete;thecorrosionofsteelbars；Principle；Combat钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共2页，当前为第2页。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共2页，当前为第2页。

[序言]:混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，必需保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵御周围环境中多种物理和化学作用下，仍能保持原有性能能力。工程安全性和耐久性对中国目前土建工程建设含相关键探讨意义，建设部多年所作一项调查表明，中国大多数钢筋混凝土建筑物在使用25~30年后即需大修，处于严酷环境下钢筋混凝土建筑物使用寿命仅15~20年。有一部分工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修屡见不鲜。从可连续发展要求出发，这种现实状况会造成资源、能源不合理消耗，并因大量失效或毁坏结构物拆除而形成大量垃圾。所以，提升混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽可能降低维修重建费用是建筑行业实施可连续发展战略关键。影响混凝土耐久性原因错综复杂，除去社会原因、人为原因外，技术方面关键原因有以下几点：钢筋锈蚀、混凝土碳化、混凝土冻融破坏、侵蚀性介质腐蚀、混凝土碱集料反应等。混凝土耐久性已是当今世界重大问题,在第二届国际混凝土耐久性会议上,梅塔教授指出:“当今世界混凝土破坏原因,按递减次序是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”。她明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性原因首位。影响钢筋锈蚀原因很度多，关键包含四个方面：氯离子侵蚀作用、混凝土中性化、环境对锈蚀影响、施工对钢筋锈蚀影响等。钢筋锈蚀不仅能削减截面面积，使构件承载能力下降，还会降低钢筋和混凝土握裹力，影响二者共同工作性能。同时，因为钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层破裂，甚至脱落，从而降低了结构受力性能和耐久性能，严重甚至影响结构安全性能。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共3页，当前为第3页。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共3页，当前为第3页。1钢筋锈蚀机理在通常情况下,混凝土是一个高碱性环境(pH值约在13左右),钢筋在这种环境下,钢筋表面快速形成一层氧化铁(γ-Fe2O3)钝化膜,膜厚约200～600nm。该膜内部为一个致密、稳定共格结构,水和氧气不能渗透过去,内部无法形成腐蚀电池;而且,即使阴极区有足够水和氧气,也会因为该钝化膜抵制了铁离子释放、阻止了阳极反应,进而避免电化学反应发生。很显然,混凝土正常碱度能很好地阻止钢筋锈蚀,而且碱度愈高,钝化膜稳定性和对钢筋保护性能就愈好。不过当钢筋混凝土被Cl-污染时,如海洋环境或桥梁结构冬季撒除冰盐后,Cl-经过混凝土表面孔隙逐步扩散至钢筋表面,Cl-能够破坏钢筋表面钝性,钢筋由钝态转为活化态(见图1),钢筋腐蚀产物多为Fe3O4等氧化物,其体积远远大于产生这些产物钢体积,所以产生了内应力,使混凝土开裂。钢筋混凝土腐蚀另外一个原因是酸性物质(如CO2)渗透,使得孔隙液pH值降低,当pH值降低至12.5时,加之Cl-作用,腐蚀以较快速度发生。1.1氯离子侵蚀作用混凝土中氯离子一部分是由原材料引入,一部分是由外界侵入,在混凝土中有两种存在形式,一个是以自由离子状态存在于混凝土孔溶液中,另一个则是和水泥一些水化产物发生化学反应生成不溶于水物质,只有自由状态存在氯离子才会对钢筋锈蚀造成影响。 1.1.1破坏钝化膜钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共4页，当前为第4页。通常情况下,混凝土孔隙中充满着水泥水解时产生Ca(OH)2、3CaO·2SiO2·3H2O和3CaO·Al2O3·6H2O等碱性水化产物,和水泥中少许K2O、Na2O,所以PH值可高达12.5以上。钢筋处于该环境中,表面能形成约200～1000Lm厚水化氧化物r2Fe2O3·nH2O或Fe2O3·nH2O组成钝化膜层。这种膜层致密、稳定,所以有效地保护了混凝土中钢筋不被锈蚀。不过,只有当碱度PH>11.5时钝化膜才是稳定。当外界酸性物质侵入并和Ca(OH)2作用时,混凝土碱度就会降低(PH值可降至9以下)。当PH<10时钝化膜就维持不住而逐步破坏,从而失去对钢筋保护作用,若有空气和水分侵入,钢筋便开始锈蚀。在混凝土中含有自由状态Cl-离子时,它们靠近钢筋后富集于钢筋表面上,对钢筋锈蚀起加速作用。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共4页，当前为第4页。1.2电池腐蚀作用在大面积钢筋表面上,假如存在高浓度氯化物,则它引发腐蚀可能是均匀腐蚀。不过,在不均质混凝土中常见是局部腐蚀。Cl-锈蚀作用首先发生在钢筋表面钝化膜微弱点,这种局部破坏后钢筋铁基表面露出来,在水和氧气存在下铁表面和尚完好钝化膜之间形成电位差,钝化膜为阴极,铁表面为阳极,两极之间因为电子迁移而发生氧化还原反应。原电池作用结果,在钢筋表面产生点蚀。因为是大阴极对小阳极,所以这种点蚀十分快速。具体过程以下：Cl-易渗透钝化膜引发钝化膜破坏。在阳极,Fe原子失电子成为二价铁离子Fe2+：Fe2+自钢筋表面进入混凝土孔隙液中,阳极区产生电子经过钢筋被送往阴极,并将阴极区溶解于孔溶液中O2还原,生成氢氧根离子OH-：阴极产生OH-经过混凝土中孔溶液被运往阳极区,在阳极周围,Fe2+和OH-形成难溶Fe(OH)2白色沉淀：Fe(OH)2在有氧环境中是不稳定,立即被氧化,变成棕红色Fe(OH)3：阳极阴极总反应在溶解氧含量少情况下,现有Fe(OH)3生成,又有Fe(OH)2存在,二者还能够发生下列反应：钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共5页，当前为第5页。生成绿色含水混合价态氧化物Fe3O4·4H2O,若Fe3O4·4H2O失水,则变为黑色Fe3O4。当锈堆把阳极区遮住时,O2不易进入小孔,小孔中Fe2+又将“水解”产生H+：钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共5页，当前为第5页。Fe2++2H2O→Fe(OH)2↓+2H+使pH值下降,从而加剧了腐蚀。从以上分析能够看出,腐蚀电流能形成一个闭合回路(图1),符合腐蚀原电池基础工作过程。图1混凝土中钢筋腐蚀(电池腐蚀作用)1.1.3极化作用Cl-不仅破坏钢筋表面钝化膜,造成原电池形成,而且它还加速了原电池效应。这时反应式表示为:Cl-存在是电化学反应产生条件,而一旦腐蚀开始后,Cl-又会深入加速反应。因为上述反应中生成Fe2+和Cl-深入发生反应:因为Fe2+不停地被消耗而使上述第一个反应一直向右进行。阳极产物被立即地“搬运”离开,使阳极反应过程顺利进行,甚至加速进行。通常把加速阳极极化作用称作“去极化作用”,生成FeCl2在混凝土中碰到OH-后,又发生下列反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2———4Fe(OH)3↓(铁锈)图2混凝土中钢筋腐蚀机理钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共6页，当前为第6页。 (氯离子有去催化和搬运作用)钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共6页，当前为第6页。这其中Cl-像催化剂一样,既促进了锈蚀反应,本身又不消耗,只是一步一步加剧锈蚀。因为混凝土内部是高碱环境,混凝土内部Cl-只有达成一定浓度,使混凝土内PH值降到某个值以下钢筋才会锈蚀,而这个使钢筋开始锈蚀浓度称为临界浓度。但这个值是随混凝土碱含量而发生改变。研究者发觉当Cl-/OH->0.61时,钢筋开始锈蚀,并确定此值为临界值。所以应尽可能降低混凝土中Cl-含量,不管从任何路径引入混凝土中,其总量全部不许可超出定值,并以此作为工程质量控制关键技术指标之一。1.2混凝土中性化和钢筋锈蚀混凝土中性化即为混凝土碳化,是指混凝土中成份(关键是Ca(OH)2)和渗进混凝土中二氧化碳(CO2)和其它酸性气体如二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等发生化学反应过程,混凝土碳化即使能够增加混凝土强度,改善混凝土结构稳定性。但混凝土碳化伴伴随混凝土收缩,并和干燥收缩共同作用造成混凝土表面开裂和面层碳化,降低了混凝土PH值,使混凝土失去对钢筋保护作用,假如有水和氧气存在,混凝土中钢筋就开始腐蚀。因为混凝土是一个多孔体,其内部存在着大小不一样毛细管、孔隙、气泡,甚至缺点等。空气中二氧化碳(CO2)首先渗透到混凝土内部充满空气孔隙和毛细管中,以后溶解于毛细管中液相,和水泥水化过程中所产生Ca(OH)2和硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用,形成碳酸钙。混凝土碳化可用下列化学反应式表示：能够看出,混凝土碳化是在气相、液相和固相中进行一个十分复杂多相物理化学连续过程。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共7页，当前为第7页。从混凝土碳化化学反应式还能够看出,混凝土碳化过程和下列原因相关:(1)混凝土化学反应过程进行较快,反应速度关键取决于二氧化碳(CO2)等酸性介质浓度和混凝土可碳化物质含量;(2)二氧化碳(CO2)或其它酸性介质经过混凝土孔隙向混凝土内部扩散,这个过程速度取决于扩散物质浓度和混凝土孔隙结构,(3)氢氧化钙可在孔隙表面湿度薄膜内扩散,其速度取决于混凝土含水率和氢氧化钙浓度梯度。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共7页，当前为第7页。因为空气中二氧化碳浓度很低(通常其体积浓度约为0.03%),所以,在上述影响混凝土碳化过程原因中,二氧化碳在混凝土中扩散速度较慢,它决定了混凝土碳化过程速度,和它分层特征。1.3环境原因对混凝土锈蚀影响环境原因是引发钢筋锈蚀外在原因。尤其是当混凝土本身保护能力(如密实度及保护层厚度)不合要求或保护层有裂缝等缺点时,外因影响会更突出。Arrhenius定律指出,温度每升高10℃,钢筋锈蚀速度增加1倍。所以温度越高,钢筋锈蚀越快。同时,较高温度也大大缩短了钢筋脱钝时间(30℃比10℃脱钝时间缩短66%);空气相对湿度越高,混凝土中水分越多,钢筋电化学腐蚀越快。对于混凝土中钢筋来说,空气湿度达成50%～60%时就能使金属发生电化学腐蚀。钢筋发生电化学腐蚀另一个必需条件是钢筋表面水膜中必需有氧气。水中溶解氧气多,钢筋锈蚀速度就快。但当氧浓度超出一定程度(大约15mLöL,25℃)后,钢筋表面也会因生成氧化铁薄膜而呈钝化状态,其锈蚀速度减慢。所以存在一个钢筋锈蚀速度最快相对湿度。在不含氯离子环境中,相对湿度约在80%时钢筋锈蚀最快;而在含氯离子环境中,相对湿度约在65%时锈蚀速度最快。大气环境中,水灰比为0.4,保护层厚度为10cm,充水度为45%～50%时钢筋锈蚀最快。在大气中氧气供给对钢筋锈蚀速度无限制作用,但在饱和(潮区)和永久浸水混凝土中,氧气浓度对钢筋锈蚀速度起控制作用。在深海区,即使氯离子大量存在,但因为缺乏氧气,钢筋也不会发生锈蚀。1.4施工原因对混凝土锈蚀影响（1）混凝土振捣不密实及养护不到位，或在混凝土浇筑过程中产生露筋、蜂窝、麻面等，会使混凝土孔隙过大或存在裂缝，便于空气中水和二氧化碳气体侵入，引发钢筋锈蚀。（2）混凝土内掺加氯盐造成钢筋锈蚀。氯盐在提升混凝土早期强度和防冻方面是很有效，但假如掺量过多，过量氯离子会破坏钢筋表面钝化膜，从而造成钢筋锈蚀。故规范要求通常混凝土结构中氯盐掺量不得超出水泥重量1%。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共8页，当前为第8页。（3）侵蚀性气体侵入造成钢筋锈蚀。当空气中含有工业废气，如氯化氢等酸性气体，将一样被混凝土吸收而和氢氧化钙结合，造成混凝土碱度快速下降，使钢筋遭受锈蚀。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共8页，当前为第8页。2钢筋锈蚀危害和影响混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力结构。钢筋锈蚀直接影响了混凝土结构受力性能，严重时可造成结构坍毁。关键危害表现在以下多个方面。2.1钢筋锈蚀对钢筋直接危害结构承载能力降低，这是因为腐蚀使纵向钢筋截面积降低，引发钢筋“名义屈服强度”降低所致。尤其是预应力混凝土高强钢丝表面积大而截面小，腐蚀对其承载力影晌更大。箍筋在受力主筋外侧，保护层混凝土更薄，更易被腐蚀，不仅直接影响了结构斜截面承载能力，而且降低了对混凝土约束，也间接地降低了结构抗弯能力。处于应力状态下钢筋(包含预应力),在遭受腐蚀时有可能发生忽然断裂。世界上曾发生过这类事故,如钢筋混凝土桥梁忽然坍毁,建筑物忽然断裂等。柏林议会大厦屋顶忽然塌落,即和钢筋应力腐蚀断裂相关。应力腐蚀断裂可在钢筋未见显著锈蚀情况下发生,断裂时钢筋属于脆断。这是“腐蚀”和“应力”相互促进结果:应力可使钢筋表面产生微裂纹、腐蚀沿裂纹深入、应力再促裂纹开展。如此周而复始,直到忽然断裂。这是一个危险形式,应引发重视。2钢筋腐蚀对混凝土结构危害钢筋锈蚀通常表现在混凝土表面沿受力钢筋方向出现裂缝，并带有锈斑。这种裂缝表明，膨胀铁锈足以使混凝土开裂。钢筋锈蚀不仅能削减截面面积，使构件承载能力下降，还会降低钢筋和混凝土握裹力，影响二者共同工作性能。同时，因为钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层破裂，甚至脱落，从而降低了结构受力性能和耐久性能，严重甚至影响结构安全性能钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共9页，当前为第9页。（1）混凝土开裂：钢筋腐蚀后体积增加了2-10倍，如红锈体积可大到原来体积四倍，黑锈体积可大到原来二倍，对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂，进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层剥落又深入造成更猛烈腐蚀。改变结构受力状态和降低结构耐久性；钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共9页，当前为第9页。（2）降低了结构延性，甚至改变了结构破坏形态。中国有试验表明，当受拉钢筋腐蚀量大到一定程度时，结构破坏形态会由适筋梁变为少筋梁脆性破坏或剪切破坏，这除了和钢筋截面积降低相关，还和受腐蚀钢筋延伸率降低相关。（3）降低钢筋和混凝土握裹粘结力：钢筋和混凝土之间形成铁锈层，减弱了变形钢筋和混凝土胶结作用；铁锈膨胀将造成混凝土开裂，降低了混凝土对钢筋约束作用；钢筋变形肋锈蚀使变形钢筋和混凝土之间失去了机械咬合作用表现在：①凝土中钢筋锈蚀产物是一个结构疏松氧化物，它在钢筋和混凝土之间形成一层疏松隔离层，显著地改变了钢筋和混凝土接触面积，从而降低了钢筋和混凝土之间粘结作用。②钢筋锈蚀产物比锈蚀前钢材占据体积更大，从而对包围在钢筋周围混凝土产生径向膨胀力，当径向膨胀力达成一定程度时，会引发混凝土开裂。混凝土开裂造成混凝土对钢筋约束作用减弱。③变形钢筋锈蚀后，钢筋变形肋将逐步退化。在钢筋锈蚀较严重情况下，变形肋在混凝土之间机械咬合作用基础消失，其结果是造成钢筋和混凝土之间粘结性能退化。2.3锈蚀后钢筋混凝土构件力学行为影响腐蚀作用造成钢筋局部蚀坑将严重影响钢筋力学性能。实际工程中钢筋锈蚀是由最初点蚀坑逐步扩大发展,锈蚀产生应力集中将引发锈蚀钢筋屈服强度、极限强度、延伸率和粘结强度等力学性能指标改变,蚀坑处应力集中现象对构件受力性能有着严重影响。中国外学者对钢筋锈蚀后力学性能也做了很多研究工作,结果表明结构力学性能退化。这种力学性能退化关键表现在延性,随锈蚀量增大,坑状锈蚀显著增大。P—Δ曲线屈服平台降低,蚀坑则越严重,钢筋颈缩越不显著,表现出锈蚀钢筋延性随锈蚀量增大而减小。对力学性能另一个影响是名义强度,随锈蚀量增大,屈服强度和极限荷载下降,名义屈服和极限强度也随之下降。文件和文件分别采取室外暴露、现场取样和快速锈蚀方法进行试验,随锈蚀程度不一样可分为4种情况:截面损失率<1%时,力学指标无显著改变;截面损失率<5%时,伸长率基础上可大于规范最小许可值,屈服强度和极限强度基础不变,应力—应变曲线仍含有显著屈服点;截面损失率在5%～10%时,伸长率、屈服强度和极限强度均显著降低;截面损失率>10%时,钢筋腐蚀严重,屈服点很不显著,伸长率低于规范最小许可值,钢筋各项性能指标均显著降低。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共10页，当前为第10页。另外,为研究锈蚀后混凝土构件恢复力性能,日本学者以受弯构件、西安建筑科技大学以压弯构件为研究对象,分别探讨了钢筋锈蚀过程对损伤混凝土构件承载力、刚度、滞回曲线和延性等影响。因为受试验条件影响,现在对锈蚀钢筋力学性能研究还仅仅停留在构件层次上。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共10页，当前为第10页。3.钢筋锈蚀防治 3.1使混凝土有较高密实度首先应从选择混凝土最好配合比入手,并应尽可能降低水灰比。为此采取多种减水剂,尤其是多年来发展起来高效减水剂。其次掺入硅灰也可提升混凝土密实性。因为硅灰粒径极细,掺入混凝土后能改善混凝土孔结构,使原来开放孔变成封闭微孔,所以可提升混凝土密实度,降低其透水性及透气性。但掺硅灰时必需同时掺入高效减水剂,不然将增大混凝土。需水量或严重影响混凝土和易性。另外,施工中加强质量管理,改善混凝土施工操作方法,在混凝土施工中,应该按要求时间和数量检验混凝土组成材料质量和用量,在搅拌地点及浇筑地点要检验混凝土拌合物坍落度或维勃稠度,应该搅拌均匀、浇灌和振捣密实,加强养护,确保混凝土密实度。3.2增加保护层厚度合适增加混凝土保护层厚度,避免保护层开裂,能预防在使用期内碳化到钢筋表面,并能阻止腐蚀介质渗到钢筋表面,这是保护钢筋免遭锈蚀关键方法。通常钢筋混凝土结构保护层厚度应大于50年碳化深度。GB502042混凝土结构工程施工质量验收规范要求对包含混凝土结构安全关键部位进行结构实体检测,其中包含钢筋保护层厚度检测。3.3慎重采取速凝剂在混凝土中掺入盐类（如CaCl2，使混凝土含有速凝、快硬作用。但易引发钢筋锈蚀，对于蒸养混凝土尤甚。当混凝土中掺有18%NaCl时，无定电流对钢筋混凝土中钢筋破坏作用会增加到100倍。当混凝土密实性不良，保护层甚薄，因为外界空气和水分侵入，其锈蚀会猛烈加紧。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共11页，当前为第11页。3.4限制钢筋中有害元素硫含量钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共11页，当前为第11页。因硫和铁和锰生成硫化物，它在合金中展现单独阴极相而存在，所以使合金产生更多微电池。另外，含硫金属区域上生成膜，其保护性能低于其它表面上膜。当钢筋和含有泛酸型侵蚀作用环境水接触时，硫危害更为显著，而且能增加钢筋———碳素钢晶粒间腐蚀倾向。3.5钢筋表面钝化处理钢筋表面上氧化薄膜在一定条件下含有保护作用。因为一般水泥混凝土水膜层含有强碱性，对钢筋能起到部分钝化作用，但因为直接粘附在钢筋上水泥沙浆层起碳化作用，当PH值降低到小于9-9.5时，即碱性降低，对造成钢筋完整钝化保护膜便有破坏作用。所以，对钢筋表面进行人工钝化处理，或利用钢筋表面所制强碱性混凝土层以保护钢筋锈蚀便含有意义。在中性或碱性介质中，数量不多强氧化剂全部能引发钢筋表面钝化。钝化处理在钢筋还未受到大气腐蚀前进行。3.6在混凝土拌和料中加入外加剂（缓蚀剂）缓蚀剂是一个化合物，在混凝土中加入小浓度缓蚀剂，能够有效地阻碍或预防金属和环境发生反应。亚硝酸钙是现在世界上使用最广缓蚀剂。研究表明，亚硝酸钙作用机理是阳极缓蚀。亚硝酸钙防锈性能很好，用亚硝酸钙和氯离子摩尔比来表示锈蚀程序，则锈蚀临界范围在0.07-0.09之间。据报道，在混凝土中添加2%（重量百分比）亚硝酸钙，就能够使钢筋混凝土结构建筑物使用寿命延长10-15a，抗压强度增加10-25MPa。3.7采取阴极保护钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共12页，当前为第12页。阴极保护是在靠近被保护钢筋混凝土内(或表层)埋设一个新电极，并将它和直流电源正极相接，而将负极和钢筋骨架相接，调整外接电源，以使电子流进全部钢筋骨架内，原有钢筋骨架阳极和阳极区域间任何腐蚀电流转化为阴极，使钢筋骨架锈蚀受到抑制。对于新工程，阴极保护可用于海中、水域或潮湿地下独立构筑物。须严格控制保护电位范围，预防析氧引发“握裹力”降低和氢脆发生，对于预应力混凝土更应慎重。因为新增设电极为阳极，阳极受腐蚀而使阳极材料有所消耗，所以，通常要选择铂丝等耐腐蚀、消耗极小材料。国外使用阳极专利产品有:涂覆于混凝土表面导电涂料、导电砂浆;粘贴于混凝土表面阳极网状组合件;带涂层钦金属带等。阴极保护关键用于受氯盐侵蚀造成钢筋腐蚀结构中，其应用受环境影响较小，对已经出现裂缝混凝土结构和新建结构全部可进行长久钢筋防腐。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共12页，当前为第12页。3.8采取电化学除盐在海洋环境、盐碱地、工业环境等，氯盐引发钢筋锈蚀破坏很普遍；还有使用含盐外加剂、道路防冰盐等人为制造氯盐条件全部会使氯盐进入混凝土中，当达成一定量（临界值）时，钢筋便开始活化、锈蚀，继续发展则深入造成钢筋混凝土结构物破坏。氯盐一旦进入混凝土中，并在钢筋周围不停增加，这是危险。所以，需要限制氯盐继续进入或排除已进入混凝土中氯盐，采取电化学方法是有效路径。电化学除盐法已在国外得到应用。其原理和阴极保护法类似，不一样点是外加电压较高，力图在较短时间内达成排除氯盐效果。电化学除盐负效应是钢筋周围可能出现析氢现象，影响握固力，产生氢脆、应力腐蚀等。使用者应全方面考虑和精心设计。3.9采取电化学增碱法已经失去碱性混凝土，不能再对钢筋提供有效保护。电化学方法能够使钢筋周围混凝土恢复碱性，其方法和电化学除盐类似。该方法关键适适用于以中性化为主钢筋混凝土结构物。在国外也有工程应用实例。应该指出，电化学方法最大优点是能够在较少清除或不清除钢筋周围混凝土层条件下进行（视力学性能要求而定），在修复过程中对结构物破坏性小或可称作“非破损”性修复法，是很有特色和有发展前途修复方法。但因专业性强、技术实施较为复杂和费用偏高等问题，该方法普遍采取受到了一定限制。大家对其认识和了解不够，也是推广应用中问题之一。3.10钢筋表面加保护涂层（防锈材料）钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共13页，当前为第13页。在钢筋表面加上环氧树脂涂层，它含有：（1）耐碱性。能长久经受混凝土高碱性环境（PH=12.5-13.5）；（2）耐化学腐蚀。因为环氧树脂粉末涂层含有很高化学稳定性和耐腐蚀性，而且膜层含有不渗透性，所以能阻止水、氧、氯盐等腐蚀介质和钢筋接触；（3）弹性和耐摩擦性好。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共13页，当前为第13页。3.11使用高性能混凝土常见高性能混凝土有聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土及水玻璃耐酸混凝土等。这些混凝土在强腐蚀介质中也有很高抗腐蚀性能,所以能预防钢筋生锈。但这些特种混凝土关键还是作为耐腐蚀、抗渗混凝土,以作防护层为主。如作为桥面板防渗面层等。高性能混凝土是基于结构高强度、高耐久性、高工作性而设计全新混凝土，和传统混凝土相比，它含有很多特点和优点：不用振捣就能够自动填充模板；含有良好自密性；不会因为水化热产生、水化硬化或干燥收缩等原因引发初始裂缝；含有高抗渗性，能够阻止渗透，从而预防了钢筋锈蚀，延长了钢筋混凝土使用寿命。3.12使用不锈钢钢筋即使表面涂覆环氧树脂钢筋和镀锌钢筋已在侵蚀性较为严重环境中大量使用，但对处于侵蚀性很严重新建钢筋混凝土构筑物或旧结构中一些特殊部位修复件，则必需采取奥氏体不锈钢或双相不锈钢来替换一般碳钢钢筋。借助于不锈钢优良抗蚀性能，能够承受较高临界氯离子浓度，从而延缓混凝土构筑物腐蚀破坏。3.13使用新型阻锈剂钢筋混凝土常见阻锈剂是亚硝酸钙或氟基磷酸盐，美国很快前研制出一个称为自动接触型（MCI）阻锈剂，将它添加到混凝土混合料中，阻锈剂将能自动迁移穿过混凝土而吸附到钢筋上，在其表面置换氯离子并形成致密而薄（2-10）保护层，可抑制结构中氯化物和钢筋化学反应而引发腐蚀，提升构筑物耐久性。试验表明，用MCI混合制作混凝土，因钢筋腐蚀电流降低3/4，其耐久性可比聚合物浸渍混凝土延长近1倍。阻锈剂用量极少。1m2混凝土只须配0.62-1.21溶剂原液。3.14使用新型涂料钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共14页，当前为第14页。依据混凝土高碱性、含水性和多孔性特点，涂料应含有耐碱性、耐水性和浸渍性性能并含有良好耐久性。新型涂料必需是安全、无毒、环境保护型“绿钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共14页，当前为第14页。色涂料”或环境友善涂料，并朝着施工简便、组合配套多样、价格低廉方向发展。（1）氯醚涂料由氯醚树脂、配套树脂及多种助剂复合而成单组分防腐蚀涂料，其涂层粘附强度高、结构致密、理化性能优越，综合防腐蚀性能均高于氯磺化聚乙烯或氯化橡胶涂料。（2）氰凝由聚氨基酸脂、助剂和填料组成，其特点是遇水后立即发生反应，最终生成不溶于水固体，适适用于混凝土表面涂覆。涂层质量好、耐蚀、防渗、防霉。3.15预防无定电流对钢筋混凝土中钢筋影响关键对钢筋采取绝缘方法：（1）确保混凝土密实度和保护层厚度。（2）如有电流经过危险时，基础应绝缘。钢筋混凝土和照明或其它直流干线网地线应隔绝；固定在钢筋混凝土结构上金属部件皆进行必需绝缘。（3）避免将金属轨道直接铺设在钢筋混凝土上。（4）必需时钢筋混凝土应作卷材隔绝层。（5）在混凝土拌合物中不掺入任何氯盐钢筋锈蚀修补1.局部修复方法1.1当钢筋锈蚀尚不严重时,采取局部修复。局部修复是对局部钢筋腐蚀破坏而疏松、胀裂、剥落混凝土进行凿除，再用新修复材料填补抹平。这种方法要求受腐蚀破坏混凝土和钢筋腐蚀物应全部凿除并清洗洁净，修复材料收缩性钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共15页，当前为第15页。应较小，弹性模量、热胀系数应和原混凝土相近，非渗透性能和强度通常应高于原混凝土。常见修复材料有混凝土、聚合物混凝土、耐久硅粉混凝土、水泥砂浆、过氧乙烯漆、环氧树脂、聚合物水泥砂浆和NSF砂浆等。这种修复技术通常在腐蚀面积小，钢筋截面积降低不多情况下采取。稍严重,采取钢筋阻锈十堵塞裂缝措施:用自动接触型阻锈剂(MCI),如国产XCPB型水性复合阻锈剂,价格不高,可直接渗透混凝土拌合料中也可用于混凝土表面渗透抵达钢筋(己锈和未锈)表面,形成新保护层,阻止钢筋锈蚀。具体做法:沿着混凝土裂缝和锈迹,用人工开凿引导孔并注入阻锈剂,使其在钢筋表面形成保护膜;用环氧水泥砂浆填补引导孔和混凝土上裂缝。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共15页，当前为第15页。1.2当钢筋锈蚀较严重,混凝土裂缝破裂,保护层剥离较多时,必需时先临时支撑,再凿除混凝土腐蚀松散部分,根本清除钢筋上铁锈,将需作修补旧混凝土衔接面凿毛,对有油污处用丙嗣清洗,再涂抹阻锈剂,对于钢筋腐蚀严重,有效截面积减小,应增焊对应面积钢筋补强,然后再用高一级掺入阻锈剂混凝土修补。1.3对钢筋腐蚀很严重混凝土破碎范围较大时,在对锈蚀钢筋除锈和清除混凝土松碎部分后,可采取压力灌浆法做深入修补。必需时加钢筋网、加贴碳纤维或粘贴钢板等方法补强。1.4上述修补处理后,如有必需,再采取厚浆型建筑防水涂料(如沥青)、钝化型砂浆、聚合物砂浆等涂覆混凝土表面,以降低阻锈剂流失,阻断湿气等沿裂裂缝侵入2.置换保护层修复法置换保护层是将原有保护层混凝土剥除，对钢筋进行防腐处理后，重新浇捣或喷射新混凝土保护层。这种方法适适用于混凝土中氯盐引发钢筋锈蚀和混凝土碳化严重场所。置换后新保护层混凝土不仅能够恢复钢筋和混凝土之间粘结力，使钢筋表面重新生成钝化物，而且在新浇保护层混凝土中可掺有阻锈剂及其它外加剂，提升了它抗渗性和耐腐蚀性，降低碳化速度。所以，置换后新保护层能够有效地起到保护钢筋屏障作用。通常采取聚合物混凝土来提升它非透水性和粘结力，为利于新浇筑混凝土固定，通常加入钢丝网配筋或采取掺入钢纤维形成钢纤维混凝土以预防收缩裂缝。3.粘钢修复法粘钢修复关键是经过建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土结构受拉一侧，以达成增强结构抗弯、抗拉、抗剪能力。由钢板替换或部分替换腐蚀钢筋在结构中工作，钢板能否有效地和结构共同工作，关键取决于钢板和混凝土抗拉及抗剪强度，和被腐蚀钢筋和保护层混凝土之间粘结力。所以，应依据设计要求和混凝土结构腐蚀情况，对保护层混凝土进行处理。该技术适适用于钢筋多种程度腐蚀修复。4.粘贴碳纤维布修复法钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共16页，当前为第16页。粘贴碳纤维布修复是现在研究一个热门课题，已经有不少研究结果，并已在部分工程上成功应用。它是利用建筑结构胶将碳纤维布粘贴于结构表面，利用碳纤维布高抗拉性能，替换原结构钢筋所承受拉应力，并和原混凝土协同工作。碳纤维不仅含有高抗拉性能，还含有耐腐蚀性好、易于施工、不加大截面、不增加荷载等优点。既可用于轻度钢筋腐蚀结构补强和维护，又可用重度钢筋腐蚀结构修复加固，是结构钢筋腐蚀修复一个理想方法。但在设计方法、结构方法、施工方法等方面还有待于深入完善。除了碳纤维材料外，还可用粘贴玻璃纤维、维纶纤维等增强材料钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共16页，当前为第16页。5.电化学氯化物萃取技术。氯化物萃取技术是利用活化钦板网或镀铂钦等材料作为临时阳极，采取饱和石灰水或自来水作电解质，对其施加高电流(大约每平方米钢筋或混凝土表面为IA)、低电压(10~4OV)，把氯离子从钢筋表面拉下来并从混凝土中除掉，使钢筋周围氯离子被快速清除，钢筋在很大程度上重新钝化。该技术除阳极和电源为临时性之外，其它装置和阴极保护系统相同，关键用于其它修复方法前处理。伴随新材料、新工艺不停出现，其它修复技术也在不停发展。应该指出，防治钢筋锈蚀任何技术方法，全部必需建立在可靠工程质量基础上。砼工程是一个复杂体系，钢筋锈蚀破坏，首先和砼质量相关。实践证实，对腐蚀环境认识不足或没有采取合适防护技术方法，是造成钢筋锈蚀过早出现关键原因。现在钢筋防护技术是多个多样，而且在快速发展中。具体施工时，应慎重制订防护方案和正确选择材料和施工工艺，以避免陷入坏了修，修了坏”恶性循环。4.工程实例4.1使用实例工程介绍钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共17页，当前为第17页。碳纤维布加固修补结构技术是一个新型结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达成对结构及构件加固补强目标。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修补研究始于80年代美、日等发达国家，中国起步很晚，国家工业建筑诊疗和改造工程技术研究中心引进开发了此项目，并在全国建筑加固和判定第四届学术会议上获奖。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共17页，当前为第17页。本人和7月至8月在河南省六建集团暑期实习期间曾参与一项利用碳纤维布加固修补结构技术修复已轻度锈蚀楼体工程。该旧楼改造工程空调主机房受场地限制设计在大楼首层,下方为地下一层车库,因为楼体使用已久和空调主机和水泵长久运行时所产生疲惫荷载,造成楼板和梁出现了局部混凝土脱落以至钢筋锈蚀情况。为确保安全,对原结构荷载承受能力进行了验算。复核结果为原结构无法满足荷载要求,需要对空调机房内多条结构梁进行加固处理。针对该工程实际情况编制了三个加固方案,分别为碳纤维加固法、钢结构加固法和粘钢加固法。,即使粘钢加固法和碳纤维加固法各项性能指数比较靠近,且显著优于钢结构法,但因为碳纤维法抗疲惫性能优于粘钢法,且因考虑现场需加固位置有较多各类管线阻挡,操作空间狭窄,所以最终选择了碳纤维加固法。4.2设计关键点因为该大楼楼龄已经有20多年,原始结构资料有部分缺失,设计时为安全起见,加大了安全系数。碳纤维布选择HEX-3R,厚度为0.11mm。按设计要求(以DCL10梁为例),梁截面为400mm×500mm,计算结果要求Acf≥53.70mm2,选择在梁底粘贴300mm宽碳纤维布两层(Acf=66.60mm2),可满足设计和使用要求。为了加强梁底碳纤维布锚固及增加梁抗剪能力,在梁端每侧粘贴100mm宽U型箍3道。4.3施工工艺步骤施工准备：卸荷（暂停空调主机运转），对周围管线进行临时处理及保护搭设施工用临时脚手架基层处理：把表面疏松混凝土凿掉，用聚合物砂浆修补裂缝及表面凹陷部位，混凝土表面打磨平整，转角打磨成圆弧形，用吹风机清理表面铺设碳纤维布：绘制碳纤维布设计图，剪切碳纤维布，基准放线，搅拌胶，涂抹结构胶，粘贴碳纤维布（第一层），涂胶，粘贴碳纤维布（第二层），表面涂胶。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共18页，当前为第18页。钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治专项措施全文共18页，当前为第18页。涂敷底层树脂：确定混凝土表面状态，搅拌，涂敷底层树脂并用腻子找平结构面。检验：用小锤轻巧或手压检验。表面保护处理：沙浆批荡耐火涂抹施工用临时脚手架拆除恢复现场原貌4.4施工关键点1)用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面浮浆、油污等杂质和钢筋铁锈并涂抹防锈剂,用聚合物砂浆修补凿除混凝土梁裂缝及凹陷,并养护3d。混凝土要打磨平整,尤其是表面凸起部位要磨平,用压缩空气将表面浮尘清除洁净,用丙酮将需粘贴处清洗洁净。2)转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。3)涂底胶。用刮板将胶均匀地涂在梁底面,待胶固化后再进行下一道工序施工。注意:调好底胶须在要求时间内用完通常情况下40min内用完。4)因为碳纤维分条粘贴加固效果优于整幅粘贴,在梁底实际粘贴时将沿截面分成两条,中间相隔20mm~30mm。5)粘贴碳纤维布。将胶按百分比重量称好,放在洁净容器中调和均匀,用刮板将胶均匀地涂刮在底胶上需粘贴碳纤维布处随即把