浅谈混凝土中钢筋腐蚀的防护

摘要：目前，我国正处在钢筋混凝土结构基础设施建设的高峰期，而一些地方和部门却存有片面追求速度，不顾施工质量的短期效益行为。加之工程层层转包，得到项目的一些建筑公司，又贪图利润，偷工减料，以劣充好，以低代高地使用原材料，致使在我国各地的建设项目中出现了一些“豆腐渣”工程。这样，在今后相当一段长的时间内，就大大加剧了混凝土结构工程受钢筋腐蚀破坏的潜在危险。本文通过几种方法，围绕混凝土中钢筋腐蚀的防护这一课题，作粗浅的探讨。

关键词：混凝土；钢筋腐蚀；防护

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

前言

现代大型建筑中，钢筋混凝土主体结构的破坏大体可分为两类：一类为非正常性破坏，主要由结构设计、施工不当等责任事故和使用中的突发事件，如地震、台风、爆炸、撞击等造成，这类破坏常产生灾难性后果。另一类为正常性破坏，主要由混凝土中钢筋腐蚀，钢筋保护层冻融开裂、干缩开裂、介质腐蚀及自然风化等原因造成，如不在早期及时防护、修复，损伤将由量变到质变，最终导致建筑结构的开裂、剥落乃至整体坍塌，造成财产损失、人员伤亡，其后果同样是灾难性的。

为了让更多的人了解钢筋腐蚀对混凝土结构破坏的严重性，对已建成和正在建造的钢筋混凝土结构及早地采取必要的钢筋腐蚀防护措施，是必不可少的。

一、电化学防护技术：

混凝土中钢筋腐蚀是一个电化学反应过程，由铁变化成氧化铁，其体积比原来增大3倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，钢筋与混凝土之间的粘结应力降低或失效，致使混凝土保护层顺钢筋方向开裂、剥离甚至脱落。解决钢筋腐蚀问题的最贴切、有效的方法应是采用电化学防护技术。

混凝土中钢筋的电化学防护技术主要有三种：

阴极保护法。这是最著名、最成熟的一种技术。

氯化物萃取技术。该技术又被称为氯化物消除技术或除盐技术，是处理混凝土中氯化物污染的方法。

再碱化技术。该技术又被称为酸化消除技术，现已在混凝土建筑结构的碳酸化恢复方面迅速得到应用。

电化学防护技术的优点：

1.可对整个混凝土结构中的钢筋骨架进行大面积的腐蚀防护处理，而不是仅对已发生钢筋腐蚀区域的局部修补。

2.没有“阳极萌生”问题的出现。

3.与常规的修复技术相比，电化学防护技术的成本较低，易于施工。

该技术的主要缺点是：

1.要求设计、施工人员有较强的专业知识。

2.不能用于预应力混凝土结构、碱—骨料反应敏感的混凝土结构以及树脂涂覆钢筋或钢筋骨架电接触不良的混凝土结构。

二、钢筋腐蚀的“结构”防护技术

“结构”防护技术系指通过改进混凝土结构的设计和施工而实现钢筋腐蚀防护目的一些技术措施，如在混凝土结构的桥面铺设防水层，增加结构的钢筋保护层厚度，设置排水沟，等等。

1.防水层

防水层的核心组成部分是防水膜，其材料可分为两大类：

（1）防水卷材

防水卷材根据其材质不同，分为三种：

（a）沥青防水卷材。这种卷材具有良好的防水性，资源丰富，价格低廉；但其强度低、延伸率小，温度稳定性差，易老化，属低档防水卷材。

（b）高分子聚合物改性沥青防水卷材。这种卷材具有良好的温度稳定性，高温不流淌，低温不脆裂；有较高的拉伸强度；有较大的延伸率。属中低档防水卷材。可广泛用于各类防水建筑工程，特别适用于寒冷地区的防水工程。

（c）合成高分子防水卷材。这种卷材具有拉伸强度高，延伸率大，抗撕裂强度高，耐热性能好，低温柔性好，耐腐蚀，抗老化等一系列优异性能。

（2）防水涂料

根据材质的不同，常用防水涂料亦分为三种：

（a）沥青防水涂料。如石棉乳化沥青涂料。其特点是：无毒、不燃烧、耐水性、耐候性、稳定性较好，乳化膜较坚固。属低档防水涂料。

（b）高分子聚合物改性沥青防水涂料。与沥青防水涂料相比，该涂料柔韧性、抗裂性、强度、耐候性、使用寿命等都有很大的改善，且具有成膜快、不易燃、无毒等特点，已成为我国防水涂料中的主要品种之一。

（c）合成高分子防水涂料。这种涂料属双组分反应型涂料。甲乙两组分混合后，经固化反应，即可形成成分均匀、富有弹性的防水膜。由于防水膜是经反应、固化而形成的，因而固化时几乎不产生体积收缩，且膜的厚度较大，具有优异的耐候、耐油、抗撕裂等性能，属高档防水涂料。

2.修筑排水沟

排水沟是防水层的合理扩展。在建筑物或桥梁下部结构修筑排水沟与排水系统，将含氯化物的水从混凝土表面疏导排除，是减少氯化物侵蚀的最简单、最经济的办法。

3.设置贴面屏障

桥梁或其它混凝土建筑结构，有时为了美观，在其钢筋混凝土表面粘贴一层瓷砖或装饰石材。这些装饰性贴面，客观上起到了钢筋混凝土表面的屏障作用，降低了原混凝土表面的氯化物浓度，增加了氯化物渗到混凝土中去的障碍，延缓了混凝土中钢筋腐蚀的进程。但是，这种方法的成本较高，而且一旦钢筋附近混凝土的氯化物浓度超过了临界值，这些有意设置的屏障就失去了防蚀作用。因而，在采取设置屏障方法之前，必须对钢筋保护层中氯化物含量的分布进行检测、分析。

4.增加外罩面层

在对因钢筋腐蚀而损伤的桥梁下部或桥面混凝土结构进行挖补修复后，可采用抗渗混凝土或聚合物混凝土，在其表面再抹一层高密度的混凝土外罩面层，以避免或减缓修复后的结构中钢筋的腐蚀。现将这两种混凝土简单介绍如下：

（1）抗渗混凝土

抗渗混凝土（又称为防水混凝土）通过各种途径提高自身的密实度与抗渗能力，从而实现其防水渗透的功能。按配制方法的不同，常用的抗渗混凝土有三种：

骨料级配法抗渗混凝土。选择三种或三种以上不同粒度的砂石，按一定的比例混合配制，使砂石骨料达到较密实的程度，以满足混凝土最大密实度的要求，从而提高其抗渗性能。

富水泥浆抗渗混凝土。适当加大混凝土中的水泥用量（降低水灰比），以提高粗骨料空隙的填充程度，从而提高混凝土的密实度。

掺外加剂抗渗混凝土。提高混凝土抗渗能力的外加剂有减水剂、膨胀剂和防水剂等。

（2）聚合物混凝土

聚合物混凝土由有机聚合物、无机胶凝材料和骨料混合而成。常用的聚合物混凝土有以下两种：

（a）聚合物浸渍混凝土。在这种混凝土中，由于聚合物填充了混凝土基体内部的孔隙和微裂缝，因而增强了混凝土的密实度，提高了水泥与骨料间的粘结强度，减少了应力集中，使混凝土具有高强、耐蚀、抗渗、耐磨、抗冲击等优良性能。聚合物浸渍混凝土适用于要求具有高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于坑道和输送液体的管道。

（b）聚合物水泥混凝土。聚合物混凝土是用聚合物乳液拌合水泥并掺入砂、石或其它骨料而制成的。多用于铺设无缝地面，也常用于混凝土路面、机场跑道面层和构筑物的防水层。

5.降低混凝土渗透率及增加保护层厚度

众所周知，混凝土是多孔性材料。环境中的氯化物和CO2是通过微孔中的水和空气进入混凝土的。因此，提高混凝土的密实度，降低混凝土的渗透率，并适当增加保护层厚度，对遏制混凝土中钢筋的腐蚀是十分重要的。该措施的具体实施方法如下：

（a）适当降低水灰比、增加混凝土中的水泥含量。

（b）加入适量的掺和料代替部分水泥，如加入粉煤灰、粉碎的高炉炉渣、二氧化硅微粉等。

（c）适当增加保护层厚度。对于重要的钢筋混凝土结构，如桥梁等，为提高其耐久性，延长钢筋腐蚀的启始时间，可适当增加钢筋的保护层厚度。

结论：

从以上对抗渗混凝土和聚合物混凝土的介绍中可以看出，用这两类混凝土抹外罩面层，与设置贴面屏障一样，可降低钢筋的腐蚀速率，延长挖补修复区的寿命。

然而，在我国南方海岸地区，由于桥梁的下部结构处于高温、潮湿、含氯化物的环境之中，混凝土中的氯化物含量可能已经很高，因而抹外罩面层的效果不会太大。同样，在北方地区，冬季严寒多雪，需采用化冰盐才能保持道路畅通，在挖补后的桥面上抹外罩面层，效果也不会太好。对于桥梁下部结构的桥墩立柱，有时在铲除了因钢筋腐蚀面损伤的混凝土层后，可在整个立柱的表面周围浇注一层补丁材料。虽然桥墩立柱的整体尺寸有所加大，但其钢筋的防蚀能力却有很大的提高。所以，在具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，使钢筋的腐蚀达到最低程度，从而提高混凝土结构的耐久性。

参考文献：

【1】樊云昌，曹兴国，陈怀荣．混凝土中钢筋腐蚀的防护与修复．2001-12