淺析混凝土防腐技術(shù)

　　混凝土是現(xiàn)代緊重要的建筑材料之一，廣泛用于大壩、橋梁、地板、貯槽和建筑等。堅硬的混凝土本身也耐腐蝕的材料，經(jīng)常用于鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)，但是混凝土也有反應(yīng)性，比如說在酸性環(huán)境中，所以它的表面也需要涂料的保護(hù)。

　　混凝土是由硅酸鹽水泥、填充骨料、水和助劑等混合后經(jīng)水合澆注而成。水泥的基本化學(xué)組成為3CaOSiO2和β-2CaOSiO2，以及少量的3CaOAl2O3、4CaOAl2O3Fe2O3或者是一些鐵相的固體溶液MgO、CaO以及其痕量化合物。除了加入骨料增強(qiáng)其耐磨性，還使用鋼筋骨架來增加混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，這種混凝土叫作鋼筋混凝土。

　　混凝土的固化通常經(jīng)過28天后可以達(dá)到最初的物理性能，國外有時候采用蒸汽來加速水合反應(yīng)，混凝土構(gòu)件的固化通常只要幾個小時就可以完成。

　　混凝土涂層需具備防護(hù)和裝飾兩方面功能。由于暴露於日曬、雨淋、大氣污染等的長期作用下，鋼筋混凝土的腐蝕如果不引起重視和采取措施，就會帶來嚴(yán)重后果。

　　引起混凝土內(nèi)加強(qiáng)鋼筋腐蝕最為主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的滲透量。

　　1.混凝土的碳化

　　鋼筋混凝土的發(fā)明與發(fā)展的主要因素之一是水泥漿具有保護(hù)鋼筋免受腐蝕的能力。鋼筋混凝土中水泥的水化產(chǎn)物——?dú)溲趸}是一種高堿性物質(zhì)，pH值在12.5以上，混凝土中鋼筋與該溶液接觸，表面會形成氧化亞鐵面膜，它可以鈍化鋼筋，阻止氧接觸鋼筋，對鋼筋起到保護(hù)作用。這種鈍化作用在堿性環(huán)境中是很穩(wěn)定的。當(dāng)水份通過孔洞形態(tài)的混凝土，在里面形成氫氧化鈣。氫氧化鈣是一個堿性環(huán)境，由于外來的酸性氣體，如二氧化碳滲入混凝土與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成碳酸鈣，整個反應(yīng)稱為碳化作用。CO2+H2O+Ca（OH）→CaCO3+2H2O

　　混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕

　　當(dāng)大量的碳酸鈣形成時，混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境受到破壞，達(dá)到一定程度時，如pH在9以下時，鈍態(tài)鐵的保護(hù)層就失去作用，混凝土內(nèi)的鋼筋因為沒有受到堿性環(huán)境的保護(hù)而產(chǎn)生銹蝕。

　　混凝土的碳化因素很多，例如，水泥本身的質(zhì)量，施工時水分及水泥比例，固化時間及環(huán)境等等。而多孔的混凝土比一般混凝土碳化速度快，有時甚至快十倍，此外施工也是一個十分重要的問題，例如水泥層外層與鋼筋之間的距離（水泥壁）過小等。

　　2.氯化物的滲透

　　混凝土施工時往往會加入一些含有氯化物的預(yù)混合料，例如污染的水源，砂石等等?；炷凉袒?，在大氣環(huán)境中的氯化物污染是難以避免。

　　為了防止冰雪對車輛行駛造成的事故危害，二十世紀(jì)50~60年代，以美國為主的西方國家開始大量使用防冰鹽，當(dāng)時對“鹽害”認(rèn)識不足，70~80年代，防冰鹽所帶來的腐蝕破壞大量表現(xiàn)出來，美國56.7萬座高速公路橋已有半數(shù)以上遭腐蝕和需要修復(fù)，至少已有50座橋出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕斷裂現(xiàn)象，為修復(fù)道路、橋梁等，美國已花費(fèi)上千億美元。至本世紀(jì)末還需花費(fèi)400億美元，因修復(fù)和不安全等帶來的間接損失就難以預(yù)計了。

　　英國為修復(fù)因防冰鹽腐蝕破壞的橋梁，已花費(fèi)62億英磅，德國每年花費(fèi)4億馬克，北歐、加拿大等國，均有受“鹽害”的損失記錄。據(jù)國外調(diào)查表明，凡使用防冰鹽的橋梁，15年左右表現(xiàn)出腐蝕破壞（北京西直六橋也如此），柏林市一座500m長混凝土，60年始建，1969年出現(xiàn)腐蝕破壞并開始修復(fù)，1977年推倒重建，經(jīng)濟(jì)損失和社會影響巨大。

　　氯離子是一種穿透力極強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，當(dāng)接觸到鋼鐵表面，便迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層，即使在強(qiáng)堿性環(huán)境中，氯離子Cl-引起的點(diǎn)銹腐蝕依然會發(fā)生，同時由于不論是氣態(tài)還是液態(tài)的水往往會滲透到混凝土里面，而這種水并非純水，而是含有一些雜質(zhì)的電解液，電化學(xué)作用導(dǎo)致銹蝕加快進(jìn)行。當(dāng)氯離子滲透到達(dá)鋼筋表面，氯離子濃度較高的局部保護(hù)膜破壞，成為活化態(tài)。在氧和水充足的條件下，活化的鋼筋表面形成一個小陽極，未活化的鋼筋表面成為陰極，結(jié)果陽極金屬鐵溶解，形成腐蝕坑，一般稱這種腐蝕為點(diǎn)腐蝕。這個過程主要有下列反應(yīng)：

　　Fe2++2Cl-+2H2OFe（OH）2+2HCl

　　4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3（鐵銹）

　　Fe（OH）3若繼續(xù)失水就形成水化氧化物FeOH（即為紅銹），一部分氧化不完全的變成Fe3O4（即為黑銹），在鋼筋表面形成銹層。由于鐵銹層呈多孔狀，即使銹層較厚，其阻擋進(jìn)一步腐蝕的效果也不大，因而腐蝕將不斷向內(nèi)部發(fā)展。

　　國際上還沒有一致公認(rèn)的引起混凝土中鋼筋腐蝕的氯化物界限值，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于干濕交替狀態(tài)下或常年濕度大于80%時，通常認(rèn)為在氯化物含量與混凝土的重量比達(dá)到0.2％以上時，就比較危險。