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氯离子侵蚀对钢筋混凝土影响及预防措施 　　[摘 要] 钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素，应当采取积极有效的防护措施改善混凝土中的钢筋锈蚀问题。混凝土中引起钢筋锈蚀的氯离子主要源于外渗和内掺两种方式，各有不同的腐蚀机理。本文分析了钢筋混凝土的腐蚀原因，并提出相应的防护措施，保证混凝土结构的服役寿命。 　　[关键词] 钢筋锈蚀; 腐蚀机理 ; 腐蚀与防护 　　中图分类号：TU392.2 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　 　　1 引言 　　众所周知，氯离子的侵入能够导致混凝土构件中的钢筋脱钝，引起钢筋锈蚀，致使钢筋混凝土结构或构筑物的服役性能退化乃至失效破坏，成为当今世界影响钢筋混凝土耐久性的最主要因素。引起钢筋腐蚀的因素虽然是多方面的，但就世界上大量钢筋混凝土结构破坏的事例表明氯盐可称作为主要“元凶”。为了防止钢筋锈蚀，人们研究开发了一系列防护措施，如增加混凝土保护层厚度，使用高性能混凝土，对混凝土表面进行涂层，进行阴极电流保护和添加缓蚀剂等。 　　 　　2 氯离子引起钢筋锈蚀的机理 　　2.1 外渗氯离子引起钢筋锈蚀的机理 　　对氯离子引起钢筋锈蚀的理论主要有三种：氧化膜理论、吸附理论和过渡络合理论。 　　（1）氧化膜理论 　　当氯离子到达钢筋表面时，将使该处的 pH 值显著降低，导致局部酸化，破坏了钢筋表面的钝化膜，使这些部位露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域形成单位差；铁基体作为阳极而受腐蚀，大面积钝化膜区域作为阴极，造成小阳极大阴极的情况。在阳极，铁的溶解向深处扩展成坑穴，在坑穴处形成酸性环境，并为锈蚀产物所保护，为维持其酸性环境，锈蚀继续发展。坑穴形成之后，邻近部位的钢筋电位随之下降，故在一段时间内不会形成新的坑穴，但最终可能发生大范围锈蚀，当混凝土内含有大量 Cl-则可能发生全部锈蚀。 　　（2） 吸附理论 　　Cl-与溶解的 O2或 OH-在钢筋表面竞争吸附，促进金属离子的水化，使金属更易溶解。 　　（3）过渡络合理论 　　Cl-与 OH-相互争夺由锈蚀产生的二价铁离子，并形成可溶的铁氯盐络合物，该络合物自阳极扩散从而破坏 Fe（OH） 　　2保护层，使锈蚀持续进行，络合物在离开电极一段距离转化为Fe（OH） 　　3沉淀，而 Cl-不会被消耗掉，只是起到了“迁移”作用。如此，Cl-又可以自由地从阳极处输送更多的 Fe2+，由于锈蚀作用得不到抑制，更多的铁离子会从锈蚀区域向混凝土内迁移，并与氧气反应生成高氧化物（Fe2O3?3H2O），大大加速了钢筋的锈蚀。最终的锈蚀产物 Fe2O3?3H2O 相对于 Fe 而言体积可以膨胀 6.4 倍左右，钢筋膨胀使周围的混凝土产生较强的拉应力，当混凝土中拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将沿钢筋方向开裂，即顺筋开裂，严重时可使混凝土保护层剥落。 　　2.2 内部氯离子引起钢筋锈蚀的机理 　　在水泥水化早期，细骨料中的氯离子吸附在砂表面，以骨料为中心向周围的水泥凝胶中扩散，含量逐渐减少。它们在拌和初期溶解在砂周围的溶液中，一部分与水泥水化物形成晶体，一部分吸附在水泥凝胶表面上，保持游离状态。 　　伴随着水化反应的进行，砂浆内部温度、湿度逐渐增大。 　　随着温度升高，混凝土中氯离子、氧气的扩散速度以及水的蒸发率都会随之加大，分子间的作用力也会加强，分子间运动加快，从而加速了阳极失电子、阴极得电子的电化学反应；同时，湿度加大导致混凝土中水分含量增多，混凝土电阻率减小，加剧了钢筋的去钝化和锈蚀速率。而后随着时间的发展，钢筋锈蚀速率逐渐趋于稳定。这一研究表明，细骨料中所携带的氯离子在混凝土中的结合与释放与水泥水化有着密切的关系。 　　 　　3 钢筋锈蚀的防护措施 　　3.1 渗入型Cl-侵蚀的防护措施 　　现场的经验及研究表明，对于受氯离子污染的已建结构，0.026% 的氯离子浓度足以破坏钝化膜而引起钢筋的破坏。对于此类侵蚀要尽量阻止 Cl-侵入混凝土内部。 　　（1）提高混凝土及其钢筋自身的防护能力。进行合理的混凝土配合比设计，并掺加合适的矿物外加剂和化学外加剂，加强施工管理来提高混凝土的质量以提高混凝土的密实性，抵抗Cl-侵蚀，采用特种钢筋（如环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋等）。 　　（2）增加混凝土保护层厚度或混凝土外涂层（在修补过的或新浇混凝土的表面，再涂覆混凝土或耐蚀涂层，以减缓 Cl-侵蚀）；在钢筋表面涂层、采取阴极保护以及使用钢筋阻锈剂等。 　　（3）对可能产生 Cl-侵蚀的地区，按环境中 Cl-浓度划分防护等级，并制定相应的防护措施。 　　3.2 混入型Cl-侵蚀的防护措施 　　能引发钢筋腐蚀的氯离子含量相当低，有很多法规及规范对氯离子的含量进行了规定。 　　（1）预应力混凝土 0.06% ；