淺析混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕原因

　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；腐蝕；因素；預(yù)防辦法

　　1腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)的原因分析

　　1.1素混凝土結(jié)構(gòu)

　　素混凝土的基本組成材料是水泥、砂、石和水。影響素混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的主要因素為堿—集料的反應(yīng)（混凝土中堿含量超標(biāo)，暴露在水或潮濕環(huán)境使用時(shí)，其中的堿與堿活性集料間發(fā)生反應(yīng)，引起膨脹）。

　　1.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料是混凝土與鋼筋的復(fù)合體，它的腐蝕形態(tài)可分為兩種：一是由混凝土的耐久性不足，其本身被破壞，同時(shí)也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞；二是混凝土本身并未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入了能激發(fā)鋼筋腐蝕的離子，從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的銹蝕。從化學(xué)成分來(lái)看，鋼筋的銹蝕物一般為Fe（OH）、Fe3（OH）、Fe3O4•H2O、Fe2O3等，其體積比原金屬體積增大2～4倍。由于鐵銹膨脹，對(duì)混凝土保護(hù)層產(chǎn)生巨大的輻射壓力，其數(shù)值可達(dá)30MPa（大于混凝土的抗拉極限強(qiáng)度）使混凝土保護(hù)層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫（俗稱(chēng)順筋裂縫）。這些裂縫進(jìn)一步成為腐蝕性介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比裸露情況快，等到混凝土表面的裂縫開(kāi)展到一定程度，混凝土保護(hù)層則開(kāi)始剝落，最終使構(gòu)件喪失承載能力。

　　影響混凝土中性化（包括碳化）速度的因素很多，但主要的因素是混凝土的密實(shí)度，即抗?jié)B性能�；炷�土愈密實(shí)，即抗?jié)B性能愈高，則外界的氣體只能作用于混凝土表面，向內(nèi)部滲透比較困難。影響混凝土密實(shí)度的主要因素是混凝土的水灰比和單位水泥用量。水泥品種對(duì)混凝土的中性化速度有一定的影響；不同品種的水泥，因其摻合料的品種及含量不同，水解時(shí)生成的堿性物質(zhì)數(shù)量不同，使混凝土的中性化速度也就不同了。

　　普通硅酸鹽水泥的熟料含量多，摻合料的含量一般不大于15%，其堿度比其它品種的水泥高，中性化速度相對(duì)的要慢。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，由于摻合料中的活性氧化硅與水泥熟料中水解時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鈣結(jié)合，從而降低了混凝土孔隙中的液相堿度，加快了碳化或中性化的速度。

　　1.3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

　　預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕除了具有普通混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕類(lèi)型外，由于采用高強(qiáng)度鋼筋和鋼筋在高應(yīng)力條件下工作，所以可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕和鋼材的氫脆。

　�。�1） 應(yīng)力腐蝕。

　　應(yīng)力腐蝕是鋼筋在拉應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)共同作用下形成的脆性斷裂。這種破壞與單純的機(jī)械應(yīng)力破壞不同，它可以在較低的拉應(yīng)力作用下破壞；這種破壞又與單純的電化學(xué)腐蝕破壞不同，它可以在腐蝕性介質(zhì)很弱的情況下而破壞。

　　腐蝕性介質(zhì)與鋼筋作用，在鋼筋表面形成一個(gè)大小不等彌散分布的腐蝕坑后，每個(gè)腐蝕坑相當(dāng)于一個(gè)缺口，鋼筋在拉應(yīng)力的作用下，形成應(yīng)力的不均勻分布和應(yīng)力集中，在缺口的邊緣，當(dāng)鋼筋平均應(yīng)力不高時(shí)，其集中的應(yīng)力即可達(dá)到斷裂應(yīng)力的水平，而引起鋼筋的斷裂。由于缺口的存在，形成了拉應(yīng)力三軸不相等狀態(tài)，阻礙了鋼筋塑性變形的開(kāi)展，使塑性變形性能在鋼筋斷裂前不能充分發(fā)揮出來(lái)，延伸率、冷彎等塑性指標(biāo)均有明顯下降。預(yù)應(yīng)力鋼筋的腐蝕是拉應(yīng)力與腐蝕性介質(zhì)共同作用的結(jié)果，腐蝕因素對(duì)鋼筋斷裂的最初形成起主要作用，而拉應(yīng)力則促進(jìn)了腐蝕的發(fā)展。

　�。�2）氫脆。

　　氫脆是預(yù)應(yīng)力鋼筋在酸性與微堿性的介質(zhì)中發(fā)生脆性斷裂的另一種類(lèi)型。氫脆與應(yīng)力腐蝕的機(jī)理完全不同。應(yīng)力腐蝕發(fā)生在鋼筋的陽(yáng)極，而氫脆發(fā)生在鋼筋的陰極區(qū)域。氫脆是由于鋼筋吸收了原子氫，而使其變脆，所以稱(chēng)為氫脆。鋼筋在腐蝕過(guò)程中，表面可能有少量氫氣產(chǎn)生，在通常情況下，生成的原子氫會(huì)迅速結(jié)成分子氫，在常溫下是無(wú)害的，但當(dāng)這一過(guò)程受到阻礙時(shí)，氫原子就會(huì)向鋼筋內(nèi)部擴(kuò)散而被吸收到金屬內(nèi)部的晶格中去，如果鋼筋內(nèi)部有缺陷存在，氫原子很可能重新結(jié)合成為氫分子。氫分子的生成產(chǎn)生很大的壓力，出現(xiàn)“鼓泡”現(xiàn)象。使鋼筋變脆。產(chǎn)生氫脆的鋼筋在受到超過(guò)臨界值的拉力作用時(shí)，便會(huì)發(fā)生斷裂。硫化氫是能引起預(yù)應(yīng)力鋼筋氫脆的介質(zhì)之一。

　　1.4纖維混凝土結(jié)構(gòu)

　　纖維混凝土的腐蝕機(jī)理與普通混凝土基本相同，但纖維的直徑較細(xì)，且均勻分布，其耐久性相對(duì)普通混凝土要強(qiáng)一些。開(kāi)裂的纖維混凝土構(gòu)件在潮濕的環(huán)境下，裂縫處的混凝土碳化后，碳化區(qū)的鋼纖維開(kāi)始銹蝕。有研究表面，鋼纖維混凝土中鋼筋的銹蝕較普通混凝土鋼筋的銹蝕減輕，其原因除了鋼纖維阻裂作用的影響外，還在于細(xì)小纖維在混凝土中亂向均勻分布，從而改變了鋼筋電化學(xué)銹蝕的離子分布狀態(tài)，阻止了鋼筋的銹蝕。

　　1.5輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)及加氣混凝土

　　輕骨料混凝土的腐蝕機(jī)理與類(lèi)型基本與普通混凝土相同，由于大多數(shù)輕骨料抵抗氣體擴(kuò)散能力較低，腐蝕性氣體較易滲入內(nèi)部，因此必須控制輕骨料混凝土的密實(shí)度。

　　加氣混凝土的顯氣孔較多，不致密，吸水率高，碳化速度較快，在正常使用條件下尚需對(duì)鋼筋進(jìn)行表面涂覆保護(hù)層，而且加氣混凝土表面氣孔多，不容易進(jìn)行保護(hù)，所以在腐蝕環(huán)境下不宜使用加氣混凝土。

　　2防護(hù)措施

　　2.1改變傳統(tǒng)觀念

　　鋼筋混凝土腐蝕的內(nèi)因是混凝土本身的多孔性和脆性，又存在干縮裂紋；腐蝕的外因是介質(zhì)的逐漸侵入，改變了鋼筋環(huán)境。這種侵入的過(guò)程要有幾年時(shí)間。針對(duì)腐蝕的內(nèi)因首先要改變混凝土裂紋“難免論”和存在裂紋“無(wú)害論”，著眼于提高混凝土的致密性和耐久性，應(yīng)改變傳統(tǒng)的高強(qiáng)度追求，高強(qiáng)度是提高水泥標(biāo)號(hào)、降低水灰比增加級(jí)配中的水泥量，要從這種傳統(tǒng)思路中解脫出來(lái)。

　　2.2克服不作為職務(wù)觀念

　　“職務(wù)任期之內(nèi)不出明顯的工程質(zhì)量事故就完事了，何必管它50年100年呢”，“投資工程建設(shè)施工驗(yàn)收合格就完成任務(wù)了，至于腐蝕大修是生產(chǎn)成本的事”。持這種觀念的也許是少數(shù)當(dāng)事者，筆者把他稱(chēng)為“不作為職務(wù)”，這是由于體制、機(jī)制上的不完善，一些技術(shù)規(guī)范、規(guī)程相對(duì)滯后而造成的。國(guó)務(wù)院279號(hào)令要求執(zhí)行“全壽命責(zé)任制”，因此，提高認(rèn)識(shí)，克服不作為職務(wù)觀念，應(yīng)當(dāng)列為防腐蝕工程的重要原則。