鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕原理及防治方法[摘要]:鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結構及預應力混凝土結構耐久性和安全性影響極大。混凝土在多個原因作用下（如碳化、氯離子侵蝕等），鋼筋因原先在堿性介質中生成鈍化膜被破壞而逐步失去保護作用，造成鋼筋銹蝕，生成鐵銹體積比被腐蝕掉金屬體積大3~4倍，使混凝土保護層沿鋼筋縱向開裂，而裂縫一旦產生，鋼筋銹蝕速度大大加緊，結構構件承載力和可靠性劣化速度大大加緊，有甚至發展到鋼筋銹斷，危及結構安全。[關鍵詞]:鋼筋混凝土；鋼筋銹蝕；原理；防治鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共1頁，當前為第1頁。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共1頁，當前為第1頁。[英文摘要]:Thecorrosionofreinforcingbarisgreattostructureanddurabilityoftheprestressingforceconcretestructureandsecurityinfluenceofarmoredconcrete.Concreteinunderavarietyoffactors(suchascarbonation,chlorideionerosion,etc.),reinforcedbytheoriginalinalkalinemedium-generatedpassivefilmwasdestroyedandgraduallylosetheirprotectiveeffect,leadingsteelcorrosionandrustvolumegeneratedbycorrosionswapMetalbulkythreetofourtimessothattheprotectivelayerofconcretereinforcedalongthelongitudinalcracks,andcrackshaveonce,greatlyacceleratethespeedofsteelcorrosion,structuralcomponentsofthebearingcapacityandreliabilitygreatlyacceleratethepaceofdeterioration,oreventothedevelopmentofsteelrustBroken,endangeringthesafetyofthestructure.[Keywords]：Reinforcedconcrete;thecorrosionofsteelbars；Principle；Combat鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共2頁，當前為第2頁。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共2頁，當前為第2頁。

[序言]:混凝土耐久性是指混凝土在設計壽命周期內，在正常維護下，必需保持適合于使用，而不需要進行維修加固，即指混凝土在抵御周圍環境中多種物理和化學作用下，仍能保持原有性能能力。工程安全性和耐久性對中國目前土建工程建設含相關鍵探討意義，建設部多年所作一項調查表明，中國大多數鋼筋混凝土建筑物在使用25~30年后即需大修，處于嚴酷環境下鋼筋混凝土建筑物使用壽命僅15~20年。有一部分工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修屢見不鮮。從可連續發展要求出發，這種現實狀況會造成資源、能源不合理消耗，并因大量失效或毀壞結構物拆除而形成大量垃圾。所以，提升混凝土耐久性，延長工程使用壽命，盡可能降低維修重建費用是建筑行業實施可連續發展戰略關鍵。影響混凝土耐久性原因錯綜復雜，除去社會原因、人為原因外，技術方面關鍵原因有以下幾點：鋼筋銹蝕、混凝土碳化、混凝土凍融破壞、侵蝕性介質腐蝕、混凝土堿集料反應等。混凝土耐久性已是當今世界重大問題,在第二屆國際混凝土耐久性會議上,梅塔教授指出:“當今世界混凝土破壞原因,按遞減次序是:鋼筋銹蝕、凍害、物理化學作用”。她明確將“鋼筋銹蝕”排在影響混凝土耐久性原因首位。影響鋼筋銹蝕原因很度多，關鍵包含四個方面：氯離子侵蝕作用、混凝土中性化、環境對銹蝕影響、施工對鋼筋銹蝕影響等。鋼筋銹蝕不僅能削減截面面積，使構件承載能力下降，還會降低鋼筋和混凝土握裹力，影響二者共同工作性能。同時，因為鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護層破裂，甚至脫落，從而降低了結構受力性能和耐久性能，嚴重甚至影響結構安全性能。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共3頁，當前為第3頁。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共3頁，當前為第3頁。1鋼筋銹蝕機理在通常情況下,混凝土是一個高堿性環境(pH值約在13左右),鋼筋在這種環境下,鋼筋表面快速形成一層氧化鐵(γ-Fe2O3)鈍化膜,膜厚約200～600nm。該膜內部為一個致密、穩定共格結構,水和氧氣不能滲透過去,內部無法形成腐蝕電池;而且,即使陰極區有足夠水和氧氣,也會因為該鈍化膜抵制了鐵離子釋放、阻止了陽極反應,進而避免電化學反應發生。很顯然,混凝土正常堿度能很好地阻止鋼筋銹蝕,而且堿度愈高,鈍化膜穩定性和對鋼筋保護性能就愈好。不過當鋼筋混凝土被Cl-污染時,如海洋環境或橋梁結構冬季撒除冰鹽后,Cl-經過混凝土表面孔隙逐步擴散至鋼筋表面,Cl-能夠破壞鋼筋表面鈍性,鋼筋由鈍態轉為活化態(見圖1),鋼筋腐蝕產物多為Fe3O4等氧化物,其體積遠遠大于產生這些產物鋼體積,所以產生了內應力,使混凝土開裂。鋼筋混凝土腐蝕另外一個原因是酸性物質(如CO2)滲透,使得孔隙液pH值降低,當pH值降低至12.5時,加之Cl-作用,腐蝕以較快速度發生。1.1氯離子侵蝕作用混凝土中氯離子一部分是由原材料引入,一部分是由外界侵入,在混凝土中有兩種存在形式,一個是以自由離子狀態存在于混凝土孔溶液中,另一個則是和水泥一些水化產物發生化學反應生成不溶于水物質,只有自由狀態存在氯離子才會對鋼筋銹蝕造成影響。 1.1.1破壞鈍化膜鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共4頁，當前為第4頁。通常情況下,混凝土孔隙中充滿著水泥水解時產生Ca(OH)2、3CaO·2SiO2·3H2O和3CaO·Al2O3·6H2O等堿性水化產物,和水泥中少許K2O、Na2O,所以PH值可高達12.5以上。鋼筋處于該環境中,表面能形成約200～1000Lm厚水化氧化物r2Fe2O3·nH2O或Fe2O3·nH2O組成鈍化膜層。這種膜層致密、穩定,所以有效地保護了混凝土中鋼筋不被銹蝕。不過,只有當堿度PH>11.5時鈍化膜才是穩定。當外界酸性物質侵入并和Ca(OH)2作用時,混凝土堿度就會降低(PH值可降至9以下)。當PH<10時鈍化膜就維持不住而逐步破壞,從而失去對鋼筋保護作用,若有空氣和水分侵入,鋼筋便開始銹蝕。在混凝土中含有自由狀態Cl-離子時,它們靠近鋼筋后富集于鋼筋表面上,對鋼筋銹蝕起加速作用。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共4頁，當前為第4頁。1.2電池腐蝕作用在大面積鋼筋表面上,假如存在高濃度氯化物,則它引發腐蝕可能是均勻腐蝕。不過,在不均質混凝土中常見是局部腐蝕。Cl-銹蝕作用首先發生在鋼筋表面鈍化膜微弱點,這種局部破壞后鋼筋鐵基表面露出來,在水和氧氣存在下鐵表面和尚完好鈍化膜之間形成電位差,鈍化膜為陰極,鐵表面為陽極,兩極之間因為電子遷移而發生氧化還原反應。原電池作用結果,在鋼筋表面產生點蝕。因為是大陰極對小陽極,所以這種點蝕十分快速。具體過程以下：Cl-易滲透鈍化膜引發鈍化膜破壞。在陽極,Fe原子失電子成為二價鐵離子Fe2+：Fe2+自鋼筋表面進入混凝土孔隙液中,陽極區產生電子經過鋼筋被送往陰極,并將陰極區溶解于孔溶液中O2還原,生成氫氧根離子OH-：陰極產生OH-經過混凝土中孔溶液被運往陽極區,在陽極周圍,Fe2+和OH-形成難溶Fe(OH)2白色沉淀：Fe(OH)2在有氧環境中是不穩定,立即被氧化,變成棕紅色Fe(OH)3：陽極陰極總反應在溶解氧含量少情況下,現有Fe(OH)3生成,又有Fe(OH)2存在,二者還能夠發生下列反應：鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共5頁，當前為第5頁。生成綠色含水混合價態氧化物Fe3O4·4H2O,若Fe3O4·4H2O失水,則變為黑色Fe3O4。當銹堆把陽極區遮住時,O2不易進入小孔,小孔中Fe2+又將“水解”產生H+：鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共5頁，當前為第5頁。Fe2++2H2O→Fe(OH)2↓+2H+使pH值下降,從而加劇了腐蝕。從以上分析能夠看出,腐蝕電流能形成一個閉合回路(圖1),符合腐蝕原電池基礎工作過程。圖1混凝土中鋼筋腐蝕(電池腐蝕作用)1.1.3極化作用Cl-不僅破壞鋼筋表面鈍化膜,造成原電池形成,而且它還加速了原電池效應。這時反應式表示為:Cl-存在是電化學反應產生條件,而一旦腐蝕開始后,Cl-又會深入加速反應。因為上述反應中生成Fe2+和Cl-深入發生反應:因為Fe2+不停地被消耗而使上述第一個反應一直向右進行。陽極產物被立即地“搬運”離開,使陽極反應過程順利進行,甚至加速進行。通常把加速陽極極化作用稱作“去極化作用”,生成FeCl2在混凝土中碰到OH-后,又發生下列反應:4Fe(OH)2+2H2O+O2———4Fe(OH)3↓(鐵銹)圖2混凝土中鋼筋腐蝕機理鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共6頁，當前為第6頁。 (氯離子有去催化和搬運作用)鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共6頁，當前為第6頁。這其中Cl-像催化劑一樣,既促進了銹蝕反應,本身又不消耗,只是一步一步加劇銹蝕。因為混凝土內部是高堿環境,混凝土內部Cl-只有達成一定濃度,使混凝土內PH值降到某個值以下鋼筋才會銹蝕,而這個使鋼筋開始銹蝕濃度稱為臨界濃度。但這個值是隨混凝土堿含量而發生改變。研究者發覺當Cl-/OH->0.61時,鋼筋開始銹蝕,并確定此值為臨界值。所以應盡可能降低混凝土中Cl-含量,不管從任何路徑引入混凝土中,其總量全部不許可超出定值,并以此作為工程質量控制關鍵技術指標之一。1.2混凝土中性化和鋼筋銹蝕混凝土中性化即為混凝土碳化,是指混凝土中成份(關鍵是Ca(OH)2)和滲進混凝土中二氧化碳(CO2)和其它酸性氣體如二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)等發生化學反應過程,混凝土碳化即使能夠增加混凝土強度,改善混凝土結構穩定性。但混凝土碳化伴伴隨混凝土收縮,并和干燥收縮共同作用造成混凝土表面開裂和面層碳化,降低了混凝土PH值,使混凝土失去對鋼筋保護作用,假如有水和氧氣存在,混凝土中鋼筋就開始腐蝕。因為混凝土是一個多孔體,其內部存在著大小不一樣毛細管、孔隙、氣泡,甚至缺點等。空氣中二氧化碳(CO2)首先滲透到混凝土內部充滿空氣孔隙和毛細管中,以后溶解于毛細管中液相,和水泥水化過程中所產生Ca(OH)2和硅酸三鈣、硅酸二鈣等水化產物相互作用,形成碳酸鈣。混凝土碳化可用下列化學反應式表示：能夠看出,混凝土碳化是在氣相、液相和固相中進行一個十分復雜多相物理化學連續過程。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共7頁，當前為第7頁。從混凝土碳化化學反應式還能夠看出,混凝土碳化過程和下列原因相關:(1)混凝土化學反應過程進行較快,反應速度關鍵取決于二氧化碳(CO2)等酸性介質濃度和混凝土可碳化物質含量;(2)二氧化碳(CO2)或其它酸性介質經過混凝土孔隙向混凝土內部擴散,這個過程速度取決于擴散物質濃度和混凝土孔隙結構,(3)氫氧化鈣可在孔隙表面濕度薄膜內擴散,其速度取決于混凝土含水率和氫氧化鈣濃度梯度。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共7頁，當前為第7頁。因為空氣中二氧化碳濃度很低(通常其體積濃度約為0.03%),所以,在上述影響混凝土碳化過程原因中,二氧化碳在混凝土中擴散速度較慢,它決定了混凝土碳化過程速度,和它分層特征。1.3環境原因對混凝土銹蝕影響環境原因是引發鋼筋銹蝕外在原因。尤其是當混凝土本身保護能力(如密實度及保護層厚度)不合要求或保護層有裂縫等缺點時,外因影響會更突出。Arrhenius定律指出,溫度每升高10℃,鋼筋銹蝕速度增加1倍。所以溫度越高,鋼筋銹蝕越快。同時,較高溫度也大大縮短了鋼筋脫鈍時間(30℃比10℃脫鈍時間縮短66%);空氣相對濕度越高,混凝土中水分越多,鋼筋電化學腐蝕越快。對于混凝土中鋼筋來說,空氣濕度達成50%～60%時就能使金屬發生電化學腐蝕。鋼筋發生電化學腐蝕另一個必需條件是鋼筋表面水膜中必需有氧氣。水中溶解氧氣多,鋼筋銹蝕速度就快。但當氧濃度超出一定程度(大約15mL?L,25℃)后,鋼筋表面也會因生成氧化鐵薄膜而呈鈍化狀態,其銹蝕速度減慢。所以存在一個鋼筋銹蝕速度最快相對濕度。在不含氯離子環境中,相對濕度約在80%時鋼筋銹蝕最快;而在含氯離子環境中,相對濕度約在65%時銹蝕速度最快。大氣環境中,水灰比為0.4,保護層厚度為10cm,充水度為45%～50%時鋼筋銹蝕最快。在大氣中氧氣供給對鋼筋銹蝕速度無限制作用,但在飽和(潮區)和永久浸水混凝土中,氧氣濃度對鋼筋銹蝕速度起控制作用。在深海區,即使氯離子大量存在,但因為缺乏氧氣,鋼筋也不會發生銹蝕。1.4施工原因對混凝土銹蝕影響（1）混凝土振搗不密實及養護不到位，或在混凝土澆筑過程中產生露筋、蜂窩、麻面等，會使混凝土孔隙過大或存在裂縫，便于空氣中水和二氧化碳氣體侵入，引發鋼筋銹蝕。（2）混凝土內摻加氯鹽造成鋼筋銹蝕。氯鹽在提升混凝土早期強度和防凍方面是很有效，但假如摻量過多，過量氯離子會破壞鋼筋表面鈍化膜，從而造成鋼筋銹蝕。故規范要求通常混凝土結構中氯鹽摻量不得超出水泥重量1%。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共8頁，當前為第8頁。（3）侵蝕性氣體侵入造成鋼筋銹蝕。當空氣中含有工業廢氣，如氯化氫等酸性氣體，將一樣被混凝土吸收而和氫氧化鈣結合，造成混凝土堿度快速下降，使鋼筋遭受銹蝕。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共8頁，當前為第8頁。2鋼筋銹蝕危害和影響混凝土結構是由鋼筋和混凝土兩種材料組成共同受力結構。鋼筋銹蝕直接影響了混凝土結構受力性能，嚴重時可造成結構坍毀。關鍵危害表現在以下多個方面。2.1鋼筋銹蝕對鋼筋直接危害結構承載能力降低，這是因為腐蝕使縱向鋼筋截面積降低，引發鋼筋“名義屈服強度”降低所致。尤其是預應力混凝土高強鋼絲表面積大而截面小，腐蝕對其承載力影晌更大。箍筋在受力主筋外側，保護層混凝土更薄，更易被腐蝕，不僅直接影響了結構斜截面承載能力，而且降低了對混凝土約束，也間接地降低了結構抗彎能力。處于應力狀態下鋼筋(包含預應力),在遭受腐蝕時有可能發生忽然斷裂。世界上曾發生過這類事故,如鋼筋混凝土橋梁忽然坍毀,建筑物忽然斷裂等。柏林議會大廈屋頂忽然塌落,即和鋼筋應力腐蝕斷裂相關。應力腐蝕斷裂可在鋼筋未見顯著銹蝕情況下發生,斷裂時鋼筋屬于脆斷。這是“腐蝕”和“應力”相互促進結果:應力可使鋼筋表面產生微裂紋、腐蝕沿裂紋深入、應力再促裂紋開展。如此周而復始,直到忽然斷裂。這是一個危險形式,應引發重視。2鋼筋腐蝕對混凝土結構危害鋼筋銹蝕通常表現在混凝土表面沿受力鋼筋方向出現裂縫，并帶有銹斑。這種裂縫表明，膨脹鐵銹足以使混凝土開裂。鋼筋銹蝕不僅能削減截面面積，使構件承載能力下降，還會降低鋼筋和混凝土握裹力，影響二者共同工作性能。同時，因為鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護層破裂，甚至脫落，從而降低了結構受力性能和耐久性能，嚴重甚至影響結構安全性能鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共9頁，當前為第9頁。（1）混凝土開裂：鋼筋腐蝕后體積增加了2-10倍，如紅銹體積可大到原來體積四倍，黑銹體積可大到原來二倍，對周圍混凝土產生壓力，將使混凝土沿鋼筋方向開裂，進而使保護層成片脫落，而裂縫及保護層剝落又深入造成更猛烈腐蝕。改變結構受力狀態和降低結構耐久性；鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共9頁，當前為第9頁。（2）降低了結構延性，甚至改變了結構破壞形態。中國有試驗表明，當受拉鋼筋腐蝕量大到一定程度時，結構破壞形態會由適筋梁變為少筋梁脆性破壞或剪切破壞，這除了和鋼筋截面積降低相關，還和受腐蝕鋼筋延伸率降低相關。（3）降低鋼筋和混凝土握裹粘結力：鋼筋和混凝土之間形成鐵銹層，減弱了變形鋼筋和混凝土膠結作用；鐵銹膨脹將造成混凝土開裂，降低了混凝土對鋼筋約束作用；鋼筋變形肋銹蝕使變形鋼筋和混凝土之間失去了機械咬合作用表現在：①凝土中鋼筋銹蝕產物是一個結構疏松氧化物，它在鋼筋和混凝土之間形成一層疏松隔離層，顯著地改變了鋼筋和混凝土接觸面積，從而降低了鋼筋和混凝土之間粘結作用。②鋼筋銹蝕產物比銹蝕前鋼材占據體積更大，從而對包圍在鋼筋周圍混凝土產生徑向膨脹力，當徑向膨脹力達成一定程度時，會引發混凝土開裂。混凝土開裂造成混凝土對鋼筋約束作用減弱。③變形鋼筋銹蝕后，鋼筋變形肋將逐步退化。在鋼筋銹蝕較嚴重情況下，變形肋在混凝土之間機械咬合作用基礎消失，其結果是造成鋼筋和混凝土之間粘結性能退化。2.3銹蝕后鋼筋混凝土構件力學行為影響腐蝕作用造成鋼筋局部蝕坑將嚴重影響鋼筋力學性能。實際工程中鋼筋銹蝕是由最初點蝕坑逐步擴大發展,銹蝕產生應力集中將引發銹蝕鋼筋屈服強度、極限強度、延伸率和粘結強度等力學性能指標改變,蝕坑處應力集中現象對構件受力性能有著嚴重影響。中國外學者對鋼筋銹蝕后力學性能也做了很多研究工作,結果表明結構力學性能退化。這種力學性能退化關鍵表現在延性,隨銹蝕量增大,坑狀銹蝕顯著增大。P—Δ曲線屈服平臺降低,蝕坑則越嚴重,鋼筋頸縮越不顯著,表現出銹蝕鋼筋延性隨銹蝕量增大而減小。對力學性能另一個影響是名義強度,隨銹蝕量增大,屈服強度和極限荷載下降,名義屈服和極限強度也隨之下降。文件和文件分別采取室外暴露、現場取樣和快速銹蝕方法進行試驗,隨銹蝕程度不一樣可分為4種情況:截面損失率<1%時,力學指標無顯著改變;截面損失率<5%時,伸長率基礎上可大于規范最小許可值,屈服強度和極限強度基礎不變,應力—應變曲線仍含有顯著屈服點;截面損失率在5%～10%時,伸長率、屈服強度和極限強度均顯著降低;截面損失率>10%時,鋼筋腐蝕嚴重,屈服點很不顯著,伸長率低于規范最小許可值,鋼筋各項性能指標均顯著降低。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共10頁，當前為第10頁。另外,為研究銹蝕后混凝土構件恢復力性能,日本學者以受彎構件、西安建筑科技大學以壓彎構件為研究對象,分別探討了鋼筋銹蝕過程對損傷混凝土構件承載力、剛度、滯回曲線和延性等影響。因為受試驗條件影響,現在對銹蝕鋼筋力學性能研究還僅僅停留在構件層次上。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共10頁，當前為第10頁。3.鋼筋銹蝕防治 3.1使混凝土有較高密實度首先應從選擇混凝土最好配合比入手,并應盡可能降低水灰比。為此采取多種減水劑,尤其是多年來發展起來高效減水劑。其次摻入硅灰也可提升混凝土密實性。因為硅灰粒徑極細,摻入混凝土后能改善混凝土孔結構,使原來開放孔變成封閉微孔,所以可提升混凝土密實度,降低其透水性及透氣性。但摻硅灰時必需同時摻入高效減水劑,不然將增大混凝土。需水量或嚴重影響混凝土和易性。另外,施工中加強質量管理,改善混凝土施工操作方法,在混凝土施工中,應該按要求時間和數量檢驗混凝土組成材料質量和用量,在攪拌地點及澆筑地點要檢驗混凝土拌合物坍落度或維勃稠度,應該攪拌均勻、澆灌和振搗密實,加強養護,確保混凝土密實度。3.2增加保護層厚度合適增加混凝土保護層厚度,避免保護層開裂,能預防在使用期內碳化到鋼筋表面,并能阻止腐蝕介質滲到鋼筋表面,這是保護鋼筋免遭銹蝕關鍵方法。通常鋼筋混凝土結構保護層厚度應大于50年碳化深度。GB502042混凝土結構工程施工質量驗收規范要求對包含混凝土結構安全關鍵部位進行結構實體檢測,其中包含鋼筋保護層厚度檢測。3.3慎重采取速凝劑在混凝土中摻入鹽類（如CaCl2，使混凝土含有速凝、快硬作用。但易引發鋼筋銹蝕，對于蒸養混凝土尤甚。當混凝土中摻有18%NaCl時，無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋破壞作用會增加到100倍。當混凝土密實性不良，保護層甚薄，因為外界空氣和水分侵入，其銹蝕會猛烈加緊。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共11頁，當前為第11頁。3.4限制鋼筋中有害元素硫含量鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共11頁，當前為第11頁。因硫和鐵和錳生成硫化物，它在合金中展現單獨陰極相而存在，所以使合金產生更多微電池。另外，含硫金屬區域上生成膜，其保護性能低于其它表面上膜。當鋼筋和含有泛酸型侵蝕作用環境水接觸時，硫危害更為顯著，而且能增加鋼筋———碳素鋼晶粒間腐蝕傾向。3.5鋼筋表面鈍化處理鋼筋表面上氧化薄膜在一定條件下含有保護作用。因為一般水泥混凝土水膜層含有強堿性，對鋼筋能起到部分鈍化作用，但因為直接粘附在鋼筋上水泥沙漿層起碳化作用，當PH值降低到小于9-9.5時，即堿性降低，對造成鋼筋完整鈍化保護膜便有破壞作用。所以，對鋼筋表面進行人工鈍化處理，或利用鋼筋表面所制強堿性混凝土層以保護鋼筋銹蝕便含有意義。在中性或堿性介質中，數量不多強氧化劑全部能引發鋼筋表面鈍化。鈍化處理在鋼筋還未受到大氣腐蝕前進行。3.6在混凝土拌和料中加入外加劑（緩蝕劑）緩蝕劑是一個化合物，在混凝土中加入小濃度緩蝕劑，能夠有效地阻礙或預防金屬和環境發生反應。亞硝酸鈣是現在世界上使用最廣緩蝕劑。研究表明，亞硝酸鈣作用機理是陽極緩蝕。亞硝酸鈣防銹性能很好，用亞硝酸鈣和氯離子摩爾比來表示銹蝕程序，則銹蝕臨界范圍在0.07-0.09之間。據報道，在混凝土中添加2%（重量百分比）亞硝酸鈣，就能夠使鋼筋混凝土結構建筑物使用壽命延長10-15a，抗壓強度增加10-25MPa。3.7采取陰極保護鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共12頁，當前為第12頁。陰極保護是在靠近被保護鋼筋混凝土內(或表層)埋設一個新電極，并將它和直流電源正極相接，而將負極和鋼筋骨架相接，調整外接電源，以使電子流進全部鋼筋骨架內，原有鋼筋骨架陽極和陽極區域間任何腐蝕電流轉化為陰極，使鋼筋骨架銹蝕受到抑制。對于新工程，陰極保護可用于海中、水域或潮濕地下獨立構筑物。須嚴格控制保護電位范圍，預防析氧引發“握裹力”降低和氫脆發生，對于預應力混凝土更應慎重。因為新增設電極為陽極，陽極受腐蝕而使陽極材料有所消耗，所以，通常要選擇鉑絲等耐腐蝕、消耗極小材料。國外使用陽極專利產品有:涂覆于混凝土表面導電涂料、導電砂漿;粘貼于混凝土表面陽極網狀組合件;帶涂層欽金屬帶等。陰極保護關鍵用于受氯鹽侵蝕造成鋼筋腐蝕結構中，其應用受環境影響較小，對已經出現裂縫混凝土結構和新建結構全部可進行長久鋼筋防腐。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共12頁，當前為第12頁。3.8采取電化學除鹽在海洋環境、鹽堿地、工業環境等，氯鹽引發鋼筋銹蝕破壞很普遍；還有使用含鹽外加劑、道路防冰鹽等人為制造氯鹽條件全部會使氯鹽進入混凝土中，當達成一定量（臨界值）時，鋼筋便開始活化、銹蝕，繼續發展則深入造成鋼筋混凝土結構物破壞。氯鹽一旦進入混凝土中，并在鋼筋周圍不停增加，這是危險。所以，需要限制氯鹽繼續進入或排除已進入混凝土中氯鹽，采取電化學方法是有效路徑。電化學除鹽法已在國外得到應用。其原理和陰極保護法類似，不一樣點是外加電壓較高，力圖在較短時間內達成排除氯鹽效果。電化學除鹽負效應是鋼筋周圍可能出現析氫現象，影響握固力，產生氫脆、應力腐蝕等。使用者應全方面考慮和精心設計。3.9采取電化學增堿法已經失去堿性混凝土，不能再對鋼筋提供有效保護。電化學方法能夠使鋼筋周圍混凝土恢復堿性，其方法和電化學除鹽類似。該方法關鍵適適用于以中性化為主鋼筋混凝土結構物。在國外也有工程應用實例。應該指出，電化學方法最大優點是能夠在較少清除或不清除鋼筋周圍混凝土層條件下進行（視力學性能要求而定），在修復過程中對結構物破壞性小或可稱作“非破損”性修復法，是很有特色和有發展前途修復方法。但因專業性強、技術實施較為復雜和費用偏高等問題，該方法普遍采取受到了一定限制。大家對其認識和了解不夠，也是推廣應用中問題之一。3.10鋼筋表面加保護涂層（防銹材料）鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共13頁，當前為第13頁。在鋼筋表面加上環氧樹脂涂層，它含有：（1）耐堿性。能長久經受混凝土高堿性環境（PH=12.5-13.5）；（2）耐化學腐蝕。因為環氧樹脂粉末涂層含有很高化學穩定性和耐腐蝕性，而且膜層含有不滲透性，所以能阻止水、氧、氯鹽等腐蝕介質和鋼筋接觸；（3）彈性和耐摩擦性好。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共13頁，當前為第13頁。3.11使用高性能混凝土常見高性能混凝土有聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土及水玻璃耐酸混凝土等。這些混凝土在強腐蝕介質中也有很高抗腐蝕性能,所以能預防鋼筋生銹。但這些特種混凝土關鍵還是作為耐腐蝕、抗滲混凝土,以作防護層為主。如作為橋面板防滲面層等。高性能混凝土是基于結構高強度、高耐久性、高工作性而設計全新混凝土，和傳統混凝土相比，它含有很多特點和優點：不用振搗就能夠自動填充模板；含有良好自密性；不會因為水化熱產生、水化硬化或干燥收縮等原因引發初始裂縫；含有高抗滲性，能夠阻止滲透，從而預防了鋼筋銹蝕，延長了鋼筋混凝土使用壽命。3.12使用不銹鋼鋼筋即使表面涂覆環氧樹脂鋼筋和鍍鋅鋼筋已在侵蝕性較為嚴重環境中大量使用，但對處于侵蝕性很嚴重新建鋼筋混凝土構筑物或舊結構中一些特殊部位修復件，則必需采取奧氏體不銹鋼或雙相不銹鋼來替換一般碳鋼鋼筋。借助于不銹鋼優良抗蝕性能，能夠承受較高臨界氯離子濃度，從而延緩混凝土構筑物腐蝕破壞。3.13使用新型阻銹劑鋼筋混凝土常見阻銹劑是亞硝酸鈣或氟基磷酸鹽，美國很快前研制出一個稱為自動接觸型（MCI）阻銹劑，將它添加到混凝土混合料中，阻銹劑將能自動遷移穿過混凝土而吸附到鋼筋上，在其表面置換氯離子并形成致密而薄（2-10）保護層，可抑制結構中氯化物和鋼筋化學反應而引發腐蝕，提升構筑物耐久性。試驗表明，用MCI混合制作混凝土，因鋼筋腐蝕電流降低3/4，其耐久性可比聚合物浸漬混凝土延長近1倍。阻銹劑用量極少。1m2混凝土只須配0.62-1.21溶劑原液。3.14使用新型涂料鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共14頁，當前為第14頁。依據混凝土高堿性、含水性和多孔性特點，涂料應含有耐堿性、耐水性和浸漬性性能并含有良好耐久性。新型涂料必需是安全、無毒、環境保護型“綠鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共14頁，當前為第14頁。色涂料”或環境友善涂料，并朝著施工簡便、組合配套多樣、價格低廉方向發展。（1）氯醚涂料由氯醚樹脂、配套樹脂及多種助劑復合而成單組分防腐蝕涂料，其涂層粘附強度高、結構致密、理化性能優越，綜合防腐蝕性能均高于氯磺化聚乙烯或氯化橡膠涂料。（2）氰凝由聚氨基酸脂、助劑和填料組成，其特點是遇水后立即發生反應，最終生成不溶于水固體，適適用于混凝土表面涂覆。涂層質量好、耐蝕、防滲、防霉。3.15預防無定電流對鋼筋混凝土中鋼筋影響關鍵對鋼筋采取絕緣方法：（1）確保混凝土密實度和保護層厚度。（2）如有電流經過危險時，基礎應絕緣。鋼筋混凝土和照明或其它直流干線網地線應隔絕；固定在鋼筋混凝土結構上金屬部件皆進行必需絕緣。（3）避免將金屬軌道直接鋪設在鋼筋混凝土上。（4）必需時鋼筋混凝土應作卷材隔絕層。（5）在混凝土拌合物中不摻入任何氯鹽鋼筋銹蝕修補1.局部修復方法1.1當鋼筋銹蝕尚不嚴重時,采取局部修復。局部修復是對局部鋼筋腐蝕破壞而疏松、脹裂、剝落混凝土進行鑿除，再用新修復材料填補抹平。這種方法要求受腐蝕破壞混凝土和鋼筋腐蝕物應全部鑿除并清洗潔凈，修復材料收縮性鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共15頁，當前為第15頁。應較小，彈性模量、熱脹系數應和原混凝土相近，非滲透性能和強度通常應高于原混凝土。常見修復材料有混凝土、聚合物混凝土、耐久硅粉混凝土、水泥砂漿、過氧乙烯漆、環氧樹脂、聚合物水泥砂漿和NSF砂漿等。這種修復技術通常在腐蝕面積小，鋼筋截面積降低不多情況下采取。稍嚴重,采取鋼筋阻銹十堵塞裂縫措施:用自動接觸型阻銹劑(MCI),如國產XCPB型水性復合阻銹劑,價格不高,可直接滲透混凝土拌合料中也可用于混凝土表面滲透抵達鋼筋(己銹和未銹)表面,形成新保護層,阻止鋼筋銹蝕。具體做法:沿著混凝土裂縫和銹跡,用人工開鑿引導孔并注入阻銹劑,使其在鋼筋表面形成保護膜;用環氧水泥砂漿填補引導孔和混凝土上裂縫。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共15頁，當前為第15頁。1.2當鋼筋銹蝕較嚴重,混凝土裂縫破裂,保護層剝離較多時,必需時先臨時支撐,再鑿除混凝土腐蝕松散部分,根本清除鋼筋上鐵銹,將需作修補舊混凝土銜接面鑿毛,對有油污處用丙嗣清洗,再涂抹阻銹劑,對于鋼筋腐蝕嚴重,有效截面積減小,應增焊對應面積鋼筋補強,然后再用高一級摻入阻銹劑混凝土修補。1.3對鋼筋腐蝕很嚴重混凝土破碎范圍較大時,在對銹蝕鋼筋除銹和清除混凝土松碎部分后,可采取壓力灌漿法做深入修補。必需時加鋼筋網、加貼碳纖維或粘貼鋼板等方法補強。1.4上述修補處理后,如有必需,再采取厚漿型建筑防水涂料(如瀝青)、鈍化型砂漿、聚合物砂漿等涂覆混凝土表面,以降低阻銹劑流失,阻斷濕氣等沿裂裂縫侵入2.置換保護層修復法置換保護層是將原有保護層混凝土剝除，對鋼筋進行防腐處理后，重新澆搗或噴射新混凝土保護層。這種方法適適用于混凝土中氯鹽引發鋼筋銹蝕和混凝土碳化嚴重場所。置換后新保護層混凝土不僅能夠恢復鋼筋和混凝土之間粘結力，使鋼筋表面重新生成鈍化物，而且在新澆保護層混凝土中可摻有阻銹劑及其它外加劑，提升了它抗滲性和耐腐蝕性，降低碳化速度。所以，置換后新保護層能夠有效地起到保護鋼筋屏障作用。通常采取聚合物混凝土來提升它非透水性和粘結力，為利于新澆筑混凝土固定，通常加入鋼絲網配筋或采取摻入鋼纖維形成鋼纖維混凝土以預防收縮裂縫。3.粘鋼修復法粘鋼修復關鍵是經過建筑結構膠將鋼板粘貼在混凝土結構受拉一側，以達成增強結構抗彎、抗拉、抗剪能力。由鋼板替換或部分替換腐蝕鋼筋在結構中工作，鋼板能否有效地和結構共同工作，關鍵取決于鋼板和混凝土抗拉及抗剪強度，和被腐蝕鋼筋和保護層混凝土之間粘結力。所以，應依據設計要求和混凝土結構腐蝕情況，對保護層混凝土進行處理。該技術適適用于鋼筋多種程度腐蝕修復。4.粘貼碳纖維布修復法鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共16頁，當前為第16頁。粘貼碳纖維布修復是現在研究一個熱門課題，已經有不少研究結果，并已在部分工程上成功應用。它是利用建筑結構膠將碳纖維布粘貼于結構表面，利用碳纖維布高抗拉性能，替換原結構鋼筋所承受拉應力，并和原混凝土協同工作。碳纖維不僅含有高抗拉性能，還含有耐腐蝕性好、易于施工、不加大截面、不增加荷載等優點。既可用于輕度鋼筋腐蝕結構補強和維護，又可用重度鋼筋腐蝕結構修復加固，是結構鋼筋腐蝕修復一個理想方法。但在設計方法、結構方法、施工方法等方面還有待于深入完善。除了碳纖維材料外，還可用粘貼玻璃纖維、維綸纖維等增強材料鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共16頁，當前為第16頁。5.電化學氯化物萃取技術。氯化物萃取技術是利用活化欽板網或鍍鉑欽等材料作為臨時陽極，采取飽和石灰水或自來水作電解質，對其施加高電流(大約每平方米鋼筋或混凝土表面為IA)、低電壓(10~4OV)，把氯離子從鋼筋表面拉下來并從混凝土中除掉，使鋼筋周圍氯離子被快速清除，鋼筋在很大程度上重新鈍化。該技術除陽極和電源為臨時性之外，其它裝置和陰極保護系統相同，關鍵用于其它修復方法前處理。伴隨新材料、新工藝不停出現，其它修復技術也在不停發展。應該指出，防治鋼筋銹蝕任何技術方法，全部必需建立在可靠工程質量基礎上。砼工程是一個復雜體系，鋼筋銹蝕破壞，首先和砼質量相關。實踐證實，對腐蝕環境認識不足或沒有采取合適防護技術方法，是造成鋼筋銹蝕過早出現關鍵原因。現在鋼筋防護技術是多個多樣，而且在快速發展中。具體施工時，應慎重制訂防護方案和正確選擇材料和施工工藝，以避免陷入壞了修，修了壞”惡性循環。4.工程實例4.1使用實例工程介紹鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共17頁，當前為第17頁。碳纖維布加固修補結構技術是一個新型結構加固技術，它是利用樹脂類粘結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，以達成對結構及構件加固補強目標。碳纖維材料(CFRP)用于混凝土結構加固修補研究始于80年代美、日等發達國家，中國起步很晚，國家工業建筑診療和改造工程技術研究中心引進開發了此項目，并在全國建筑加固和判定第四屆學術會議上獲獎。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共17頁，當前為第17頁。本人和7月至8月在河南省六建集團暑期實習期間曾參與一項利用碳纖維布加固修補結構技術修復已輕度銹蝕樓體工程。該舊樓改造工程空調主機房受場地限制設計在大樓首層,下方為地下一層車庫,因為樓體使用已久和空調主機和水泵長久運行時所產生疲憊荷載,造成樓板和梁出現了局部混凝土脫落以至鋼筋銹蝕情況。為確保安全,對原結構荷載承受能力進行了驗算。復核結果為原結構無法滿足荷載要求,需要對空調機房內多條結構梁進行加固處理。針對該工程實際情況編制了三個加固方案,分別為碳纖維加固法、鋼結構加固法和粘鋼加固法。,即使粘鋼加固法和碳纖維加固法各項性能指數比較靠近,且顯著優于鋼結構法,但因為碳纖維法抗疲憊性能優于粘鋼法,且因考慮現場需加固位置有較多各類管線阻擋,操作空間狹窄,所以最終選擇了碳纖維加固法。4.2設計關鍵點因為該大樓樓齡已經有20多年,原始結構資料有部分缺失,設計時為安全起見,加大了安全系數。碳纖維布選擇HEX-3R,厚度為0.11mm。按設計要求(以DCL10梁為例),梁截面為400mm×500mm,計算結果要求Acf≥53.70mm2,選擇在梁底粘貼300mm寬碳纖維布兩層(Acf=66.60mm2),可滿足設計和使用要求。為了加強梁底碳纖維布錨固及增加梁抗剪能力,在梁端每側粘貼100mm寬U型箍3道。4.3施工工藝步驟施工準備：卸荷（暫停空調主機運轉），對周圍管線進行臨時處理及保護搭設施工用臨時腳手架基層處理：把表面疏松混凝土鑿掉，用聚合物砂漿修補裂縫及表面凹陷部位，混凝土表面打磨平整，轉角打磨成圓弧形，用吹風機清理表面鋪設碳纖維布：繪制碳纖維布設計圖，剪切碳纖維布，基準放線，攪拌膠，涂抹結構膠，粘貼碳纖維布（第一層），涂膠，粘貼碳纖維布（第二層），表面涂膠。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共18頁，當前為第18頁。鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕的原理及防治專項措施全文共18頁，當前為第18頁。涂敷底層樹脂：確定混凝土表面狀態，攪拌，涂敷底層樹脂并用膩子找平結構面。檢驗：用小錘輕巧或手壓檢驗。表面保護處理：沙漿批蕩耐火涂抹施工用臨時腳手架拆除恢復現場原貌4.4施工關鍵點1)用混凝土角磨機、砂紙等機具除去混凝土表面浮漿、油污等雜質和鋼筋鐵銹并涂抹防銹劑,用聚合物砂漿修補鑿除混凝土梁裂縫及凹陷,并養護3d。混凝土要打磨平整,尤其是表面凸起部位要磨平,用壓縮空氣將表面浮塵清除潔凈,用丙酮將需粘貼處清洗潔凈。2)轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20mm。3)涂底膠。用刮板將膠均勻地涂在梁底面,待膠固化后再進行下一道工序施工。注意:調好底膠須在要求時間內用完通常情況下40min內用完。4)因為碳纖維分條粘貼加固效果優于整幅粘貼,在梁底實際粘貼時將沿截面分成兩條,中間相隔20mm~30mm。5)粘貼碳纖維布。將膠按百分比重量稱好,放在潔凈容器中調和均勻,用刮板將膠均勻地涂刮在底膠上需粘貼碳纖維布處隨即把