混凝土中鋼筋銹蝕與結(jié)構(gòu)耐久性

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通過實(shí)踐分析可以看出，能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響的因素有很多，集中體現(xiàn)在鋼筋銹蝕、凍融破壞、硫酸鹽侵蝕等，這些都是能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響的重要因素。在這些因素中，混凝土中的鋼筋銹蝕破壞是主要因素，也是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成破壞最嚴(yán)重的問題之一。因此，針對(duì)這一現(xiàn)狀，針對(duì)水灰比進(jìn)行深入探索，將重點(diǎn)放在產(chǎn)生混凝土中鋼筋銹蝕原因。

1 鋼筋銹蝕的機(jī)理

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕是一個(gè)典型的電化學(xué)反應(yīng)過程.該過程必須滿足陽極、陰極、導(dǎo)電通路、電流及電解溶液等五大條件。首先，結(jié)構(gòu)中的電勢(shì)差有兩種產(chǎn)生方式：（1）混凝土中有兩種不同的金屬，如鋼筋和鋁管，或兩種不同表面特征的鋼筋；（2）鋼筋周圍有不同濃度的溶解離子，如堿，氯和氧。此外，電化學(xué)電池的形成還與鹽度及接觸氧氣的程度不一致有關(guān)。在這種情況下，陰極和陽極出現(xiàn)，并通過水泥硬化漿體中電解液形式的孔隙水連通，由此形成了電化學(xué)電池，鋼筋開始被銹蝕[1]。

1.1 碳化引起的鋼筋銹蝕

當(dāng)混凝土密實(shí)度不夠或抗?jié)B性能不足時(shí)，二氧化碳侵入混凝土并與其發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣等物質(zhì)，混凝土內(nèi)pH值逐漸下降至中性，出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。當(dāng)混凝土保護(hù)層碳化到鋼筋表面時(shí)，周圍的堿度降低，鋼筋的鈍化膜逐漸溶解，鋼筋不能得到保護(hù)，產(chǎn)生氫氧化鐵腐蝕。

1.2 水泥品種

不同種類的水泥的混合料不同，即礦物成分的含量是不同的。若水泥的堿性成分較低，混凝土本身的抗碳化能力就低，那么鋼筋更容易被銹蝕。水泥品種的不同對(duì)混凝土的抗?jié)B性還會(huì)有所影響，不同品種的水泥對(duì)引起鋼筋銹蝕因子的抵抗能力是不同的，比如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥的碳化速度都高于硅酸鹽水泥。

1.3 氯化物引起的鋼筋銹蝕

當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)處于海洋環(huán)境中時(shí)，氯離子通過擴(kuò)散，滲透和毛細(xì)管吸附進(jìn)入并通過混凝土保護(hù)層到達(dá)鋼表面。并與鋼筋鈍化膜發(fā)生了一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)致使其破壞，繼而鋼筋中鐵離子與氧氣和水反應(yīng)發(fā)生銹蝕。氯化物對(duì)鋼筋的銹蝕形式主要為點(diǎn)蝕，相比于碳化引起的均勻銹蝕，是一種破壞程度更大、發(fā)生時(shí)間更短的局部銹蝕，這將導(dǎo)致鋼筋的機(jī)械性能發(fā)生很大變化，并且具有很強(qiáng)的破壞性。

1.4 溫度與濕度

混凝土碳化反應(yīng)的發(fā)生與環(huán)境相對(duì)濕度和溫度的升高、交替變化密不可分?；炷量紫端柡投戎苯佑绊懼趸?、氯離子等各種化學(xué)介質(zhì)的擴(kuò)散。若相對(duì)濕度很低，混凝土處于干燥狀態(tài)(相對(duì)濕度不大于25%)，即使二氧化碳的擴(kuò)散速度很快，但缺少液相環(huán)境，碳化反應(yīng)也不易進(jìn)行。環(huán)境相對(duì)濕度還影響著鋼筋的電化學(xué)腐蝕速度[2]。

2 鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的預(yù)防措施

2.1 選擇正確的火山灰

人造火山灰相對(duì)于天然火山灰來說，前者的性質(zhì)、性能更加突出，也更適合當(dāng)作混凝土的材料。人造火山灰主要由低鈣型粉煤灰、高鈣型粉煤灰和硅灰構(gòu)成。這三種物質(zhì)都是降低混凝土滲透性、提升其耐久性的優(yōu)質(zhì)材料。根據(jù)我國(guó)專家、學(xué)者的有關(guān)研究可知，硅灰的用途多樣，非常適合混凝土摻合料的制作，能大大提升混凝土的綜合性，彌補(bǔ)其不足。另外，硅灰還能阻止堿集料反應(yīng)、降低鋼筋銹蝕發(fā)生的概率和抑制碳化作用?？傊?，摻入硅灰是提升混凝土耐久性的重要技術(shù)、方式。

2.2 增加混凝土保護(hù)層厚度

保護(hù)層厚度越小，則有害物質(zhì)對(duì)鋼筋的滲透路徑就越短，最終造成鋼筋周圍有條件產(chǎn)生銹蝕反應(yīng)，使鋼筋的銹蝕速率變大。應(yīng)根據(jù)規(guī)范，對(duì)所處不同部位、不同強(qiáng)度、不同抗震等級(jí)、不同環(huán)境等限制條件下的鋼筋表面混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)上、施工上的嚴(yán)格控制。例如鋸齒形建筑、粗琢建筑、表面紋理深的建筑，都不應(yīng)減少相應(yīng)部位的混凝土保護(hù)層。

2.3 降低游離石灰的用量

當(dāng)水泥與水產(chǎn)生化合反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成較多的游離石灰，學(xué)名氫氧化鈉，我們都知道氫氧化鈣極易溶于水，它擴(kuò)大混凝土的縫隙，使得液體、氣體以及其他物質(zhì)滲入其中，使得混凝土的致密性遭到破壞，耐久性也隨之降低。

2.4 新型阻銹劑的使用

鋼筋阻銹劑也是混凝土外加劑的一種，采用鋼筋阻銹劑的優(yōu)點(diǎn)是效果好、施工簡(jiǎn)單、成本低廉。MCI鋼筋阻銹劑，是一種高性能緩蝕劑，將它涂刷在混凝土結(jié)構(gòu)表面，它將會(huì)滲透進(jìn)入至密實(shí)的混凝土中，在鋼筋表面形成MCI分子保護(hù)膜。這層保護(hù)膜可以有效的抑制有害離子的入侵，抑制鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，同時(shí)對(duì)已形成腐蝕電池的陽極區(qū)及陰極區(qū)也都有保護(hù)作用。

3 使用火山灰提升混凝土耐久性的分析

3.1 堿性硅質(zhì)反應(yīng)

建筑材料富含的活性二氧化硅容易和水泥中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得混凝土不斷吸水，體積驟增，甚至崩裂，這就是堿性硅質(zhì)反應(yīng)。為了阻止發(fā)生這種反應(yīng)這，可以在混凝土中放入適量的粉煤灰，使得混凝土內(nèi)部不再充斥大量水分，保持正常的狀態(tài)。同時(shí)，這種做法也能縮小土中孔隙，阻止液體、空氣滲入，提升混凝土的耐久性。

3.2 磨損抗磨力

一些隧道、長(zhǎng)廊、大橋要承受的人流量是巨大的，人與它們接觸必然給其帶來壓力，使之受磨損。所以，為了提升混凝土耐久性，增強(qiáng)其抗磨力也十分必要。筆者建議制造混凝土?xí)r，適當(dāng)增加粉煤灰的用量，適當(dāng)減少水泥的用量。因?yàn)楦哜}粉煤灰的早期強(qiáng)度比水泥要高，所以，減少水泥、增加粉煤灰便能提升抗壓度、抗腐蝕度。

4 結(jié)語

混凝土中鋼筋的銹蝕會(huì)影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，若不采取有效的預(yù)防措施，容易造成各種安全隱患。本文提出了一系列提高混凝土耐久性的方式：使用外加劑、在混凝土制作中增加礦物摻合料等等，建筑項(xiàng)目施工時(shí)，要根據(jù)不同的地理位置、環(huán)境選擇相對(duì)應(yīng)技術(shù)措施，以期打造高耐久性的混凝土結(jié)構(gòu)工程，為我國(guó)建筑安全提供技術(shù)支持。