淺談混凝土中鋼筋銹蝕機理及影響因素

張寧

摘要：隨著我國經濟發展水平的不斷提高，我國的建設施工行業得到了飛速發展，混凝土結構是現今應用最為普遍的結構形式，但是隨著工業污染的不斷加劇，混凝土中的鋼筋銹蝕是影響混凝土中鋼結構使用壽命的最為關鍵的因素，因此，做好對鋼筋銹蝕機理產生原因的分析以及防生銹的措施是保證施工質量的關鍵。

關鍵詞：混凝土鋼筋銹蝕

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

混凝土結構一直以來都是建設行業應用作為廣泛的結構類型，其中，混凝土中的鋼筋結構是承接建筑重量的關鍵，而一旦鋼筋材料出現了不同程度的銹蝕就會影響到建筑本身的質量安全。本文主要通過對銹蝕鋼筋混凝土的耐久性問題以及防銹的機理進行了分析，以表現做好混凝土結構中鋼筋銹蝕機理的防范及處理的重要性。

一、建筑混凝土鋼筋銹蝕的機理分析

（一）鋼筋銹蝕的反映機理

一般來說，混凝土中的鋼筋發生銹蝕會有一定的化學反映，還具有一定的電化學的浮士德特性，這種特性主要就是在銹蝕鋼筋的表面出現至少兩個電極反應。一種是金屬的陽極發生的反應，這種反應一般發生在溶解的狀態下，就是我們稱之為的金屬氧化，并能以離子的形式轉到溶液中。根據一定的化學反應方程式就可以表現鋼筋銹蝕機理的變化情況。

鋼筋銹蝕的陰極過程實際上是溶液中各種去極化劑在腐蝕電池的陰極上被還原的過程。一般，對于金屬腐蝕來說，最為常見的兩個陰極去極化過程是氫離子和氧分子的陰極還原反應過程，相應發生的金屬腐蝕分別稱為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。當混凝土的鋼筋構件所處的環境在強酸或較強酸性介質中時，則發生的析氫腐蝕可能性變大，此時，因為鋼筋一直都處于混凝土包圍的狀態，導致腐蝕反應產生的氫氣很難及時排出，氫氣在鋼筋銹蝕時進入鋼筋之中，就會產生“氫脆”現象。當混凝土構件處于含有溶解氧的中性或者堿性介質中，由于氫離子濃度相對較低，就極易發生吸氧腐蝕的現象。

根據鋼筋發生腐蝕的電位-PH可以看出，如果混凝土的鋼筋腐蝕類型為：4

（二）混凝土鋼筋產生銹蝕的條件

一般來說，沒有產生銹蝕現象的混凝土對于內部的鋼筋起到了良好的保護作用，這主要是因為混凝土一般是強堿性的，其中PH值一般為12~13，在這種強堿的狀態下，鋼筋的表面會隨之產生一層致密的氧化膜，這種氧化膜會使鋼筋處于一種鈍化狀態而不被腐蝕。但是，如果放生了某種原因致使鋼筋的表面鈍化膜出現了破壞，在一定的條件下鋼筋就會發生某種程度的銹蝕現象。

混凝土中的鋼筋銹蝕屬于電化學腐蝕，由此，根據腐蝕電化學原理，混凝土中鋼筋銹蝕的發生必須滿足以下三個條件：在鋼筋表面存在電位差，構成腐蝕電池；鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，處于活化狀態；在鋼筋表面有腐蝕反應所需的水和溶解氧。因為鋼筋中含有的一定雜志成分以及鋼筋本身的不均勻特性、周圍的混凝土的化學物理環境的不均勻狀態，這些都會導致鋼筋的各個部位電極的單位出現不同，因此會產生不同程度的腐蝕電池。此外，空氣中的氧氣和水分很容易通過混凝土中貫通的孔隙與微裂縫進入到鋼筋表面，為發生銹蝕提供了反應需要的水和氧。一般來說，鋼筋處于活化狀態的原因主要有：氯離子侵蝕或混凝土中摻入過量的氯鹽成分，當鋼筋表面氯離子濃度超過臨界值，則使鋼筋脫鈍；因為混凝土的碳化致使保護層混凝土的PH值降低，從而破壞鋼筋表面的鈍化膜。在一般的大氣環境狀態下，鋼筋表面出現脫鈍基本上是保護層混凝土碳化引起的，由此可見混凝土碳化實際上是在大氣環境下混凝土中鋼筋出現銹蝕的前提條件。

（三）混凝土鋼筋出現銹蝕現象的類型

根據鋼筋出現腐蝕的各種形態來看，混凝土的銹蝕一般會分為均勻性的銹蝕和點狀的銹蝕。從銹蝕的機理分析來看，可以分為微電池的腐蝕和宏電池的腐蝕兩種情況。鑒于橫向裂縫引起的裂尖處鋼筋與混凝土脫開導致的脫鈍，其他部位鋼筋依然會處于鈍化狀態，這時的陰陽極是分開的，這種現象一般被稱為宏電池腐蝕；而對于有保護層混凝土碳化引起的鋼結構表面脫鈍，則不會出現明顯的陰極與陽極，此外，陰陽極是緊密相鄰的，并能隨時出現變換，我們稱這種變化為微電池腐蝕。而因為氯離子侵蝕導致的鋼筋脫鈍的銹蝕則屬于宏電池腐蝕，如果混凝土內鋼筋表面出現較大的孔洞，在孔洞附近將形成宏電池腐蝕。

二、防止鋼筋出現銹蝕的方法

（一）材料的使用

在混凝土結構建設中應用的建設材料一定要依據使用的環境來確定適宜的混凝土，要嚴格的對混凝土的水灰比進行控制，以便逐漸減少混凝土內部的毛細孔，這樣能使混凝土的滲透性降低，還可以使混凝土的腐蝕量減少。因此，在建設中可以應用非活性的骨料，以減小鋼筋活性物含量，可以使用低堿水泥，以控制混凝土中的堿含量，可以適當的摻入引氣劑，引入均勻氣泡，減小膨脹破壞。

（二）對防護區域的等級進行確定

氯離子的腐蝕地區一般來說可按照環境中的氯離子的濃度進行等級的劃分，還可按照地區的不同劃分等級，以便更好的對防護的措施進行優化。

（三）混凝土裂縫的控制方法

在很多的工程設計中對于裂縫的控制主要是針對混凝土的適用性為設計依據的，主要方法是對鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度進行控制，而另一個嚴格控制裂縫寬度的主要原因就是防止鋼筋銹蝕，保證混凝土結構的耐久性。還可以有效的確保鋼構件截面的配筋率能夠符合標準，要對混凝土保護層厚度和鋼筋直徑進行合理的選擇，一般，在截面含鋼量相同時，都是選擇直徑較小的鋼筋，以便使鋼筋根數增加，可見，合理布置鋼筋對于提高構件的抗裂度具有重要作用。此外，加強混凝土的養護也是非常重要的，對水灰比進行有效的控制，對規定的混凝土結構伸縮縫的最適宜間距進行有效的控制，加強梁以及墻面的構造比例可以使結構的收縮裂縫有所減小。

（四）加強混凝土保護層的厚度和質量

混凝土的厚度如果增大，那么氯離子滲入混凝土到達鋼筋的時間就會有所增加，這種方法是延遲混凝土內部鋼筋出現銹蝕現象的一種有效的方法。在制作混凝土時，一定要加強施工質量控制，其中，增加混凝土密實程度、不斷提高混凝土質量是非常重要的。此外，在混凝土中逐漸加入一些高效減水劑和優質摻合混，可以在一定程度上使混凝土的性能得到一定改善，能夠一定程度上提高混凝土抵抗氯離子滲入的能力。

（五）混凝土表現的涂層問題

為了有效的防止氯離子等一些具有腐蝕能力的介質進入到混凝土中，以實現對于鋼筋腐蝕的有效延遲，對于修補過后的混凝土結構甚至新澆筑的混凝土結構，進行涂覆混凝土使其作為第一道防線的有效方法，這種方法往往是一種比較簡單、經濟且實用有效的輔助性防銹手段。

（六）鋼筋的阻銹劑的使用

鋼筋阻繡劑是通過影響鋼筋和電解質之間的電化學反應，有效阻止鋼筋腐蝕發生。拌制混凝土時摻加阻繡劑也是預防惡劣環境中鋼筋腐蝕的一種有效的補充手段。

結語：

本文主要對混凝土鋼結構出現銹蝕現象的原因以及防銹措施進行了分析，表現了在我國建設領域中，提高建設水平最為關鍵的因素就是做好鋼結構的防腐蝕工作。在以后的施工當中，提高建設施工防腐蝕研究意義重大。

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