浅谈混凝土中钢筋锈蚀机理及影响因素

张宁

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，我国的建设施工行业得到了飞速发展，混凝土结构是现今应用最为普遍的结构形式，但是随着工业污染的不断加剧，混凝土中的钢筋锈蚀是影响混凝土中钢结构使用寿命的最为关键的因素，因此，做好对钢筋锈蚀机理产生原因的分析以及防生锈的措施是保证施工质量的关键。

关键词：混凝土钢筋锈蚀

中图分类号：TV331文献标识码： A

混凝土结构一直以来都是建设行业应用作为广泛的结构类型，其中，混凝土中的钢筋结构是承接建筑重量的关键，而一旦钢筋材料出现了不同程度的锈蚀就会影响到建筑本身的质量安全。本文主要通过对锈蚀钢筋混凝土的耐久性问题以及防锈的机理进行了分析，以表现做好混凝土结构中钢筋锈蚀机理的防范及处理的重要性。

一、建筑混凝土钢筋锈蚀的机理分析

（一）钢筋锈蚀的反映机理

一般来说，混凝土中的钢筋发生锈蚀会有一定的化学反映，还具有一定的电化学的浮士德特性，这种特性主要就是在锈蚀钢筋的表面出现至少两个电极反应。一种是金属的阳极发生的反应，这种反应一般发生在溶解的状态下，就是我们称之为的金属氧化，并能以离子的形式转到溶液中。根据一定的化学反应方程式就可以表现钢筋锈蚀机理的变化情况。

钢筋锈蚀的阴极过程实际上是溶液中各种去极化剂在腐蚀电池的阴极上被还原的过程。一般，对于金属腐蚀来说，最为常见的两个阴极去极化过程是氢离子和氧分子的阴极还原反应过程，相应发生的金属腐蚀分别称为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。当混凝土的钢筋构件所处的环境在强酸或较强酸性介质中时，则发生的析氢腐蚀可能性变大，此时，因为钢筋一直都处于混凝土包围的状态，导致腐蚀反应产生的氢气很难及时排出，氢气在钢筋锈蚀时进入钢筋之中，就会产生“氢脆”现象。当混凝土构件处于含有溶解氧的中性或者碱性介质中，由于氢离子浓度相对较低，就极易发生吸氧腐蚀的现象。

根据钢筋发生腐蚀的电位-PH可以看出，如果混凝土的钢筋腐蚀类型为：4

（二）混凝土钢筋产生锈蚀的条件

一般来说，没有产生锈蚀现象的混凝土对于内部的钢筋起到了良好的保护作用，这主要是因为混凝土一般是强碱性的，其中PH值一般为12~13，在这种强碱的状态下，钢筋的表面会随之产生一层致密的氧化膜，这种氧化膜会使钢筋处于一种钝化状态而不被腐蚀。但是，如果放生了某种原因致使钢筋的表面钝化膜出现了破坏，在一定的条件下钢筋就会发生某种程度的锈蚀现象。

混凝土中的钢筋锈蚀属于电化学腐蚀，由此，根据腐蚀电化学原理，混凝土中钢筋锈蚀的发生必须满足以下三个条件：在钢筋表面存在电位差，构成腐蚀电池；钢筋表面的钝化膜遭到破坏，处于活化状态；在钢筋表面有腐蚀反应所需的水和溶解氧。因为钢筋中含有的一定杂志成分以及钢筋本身的不均匀特性、周围的混凝土的化学物理环境的不均匀状态，这些都会导致钢筋的各个部位电极的单位出现不同，因此会产生不同程度的腐蚀电池。此外，空气中的氧气和水分很容易通过混凝土中贯通的孔隙与微裂缝进入到钢筋表面，为发生锈蚀提供了反应需要的水和氧。一般来说，钢筋处于活化状态的原因主要有：氯离子侵蚀或混凝土中掺入过量的氯盐成分，当钢筋表面氯离子浓度超过临界值，则使钢筋脱钝；因为混凝土的碳化致使保护层混凝土的PH值降低，从而破坏钢筋表面的钝化膜。在一般的大气环境状态下，钢筋表面出现脱钝基本上是保护层混凝土碳化引起的，由此可见混凝土碳化实际上是在大气环境下混凝土中钢筋出现锈蚀的前提条件。

（三）混凝土钢筋出现锈蚀现象的类型

根据钢筋出现腐蚀的各种形态来看，混凝土的锈蚀一般会分为均匀性的锈蚀和点状的锈蚀。从锈蚀的机理分析来看，可以分为微电池的腐蚀和宏电池的腐蚀两种情况。鉴于横向裂缝引起的裂尖处钢筋与混凝土脱开导致的脱钝，其他部位钢筋依然会处于钝化状态，这时的阴阳极是分开的，这种现象一般被称为宏电池腐蚀；而对于有保护层混凝土碳化引起的钢结构表面脱钝，则不会出现明显的阴极与阳极，此外，阴阳极是紧密相邻的，并能随时出现变换，我们称这种变化为微电池腐蚀。而因为氯离子侵蚀导致的钢筋脱钝的锈蚀则属于宏电池腐蚀，如果混凝土内钢筋表面出现较大的孔洞，在孔洞附近将形成宏电池腐蚀。

二、防止钢筋出现锈蚀的方法

（一）材料的使用

在混凝土结构建设中应用的建设材料一定要依据使用的环境来确定适宜的混凝土，要严格的对混凝土的水灰比进行控制，以便逐渐减少混凝土内部的毛细孔，这样能使混凝土的渗透性降低，还可以使混凝土的腐蚀量减少。因此，在建设中可以应用非活性的骨料，以减小钢筋活性物含量，可以使用低碱水泥，以控制混凝土中的碱含量，可以适当的掺入引气剂，引入均匀气泡，减小膨胀破坏。

（二）对防护区域的等级进行确定

氯离子的腐蚀地区一般来说可按照环境中的氯离子的浓度进行等级的划分，还可按照地区的不同划分等级，以便更好的对防护的措施进行优化。

（三）混凝土裂缝的控制方法

在很多的工程设计中对于裂缝的控制主要是针对混凝土的适用性为设计依据的，主要方法是对钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度进行控制，而另一个严格控制裂缝宽度的主要原因就是防止钢筋锈蚀，保证混凝土结构的耐久性。还可以有效的确保钢构件截面的配筋率能够符合标准，要对混凝土保护层厚度和钢筋直径进行合理的选择，一般，在截面含钢量相同时，都是选择直径较小的钢筋，以便使钢筋根数增加，可见，合理布置钢筋对于提高构件的抗裂度具有重要作用。此外，加强混凝土的养护也是非常重要的，对水灰比进行有效的控制，对规定的混凝土结构伸缩缝的最适宜间距进行有效的控制，加强梁以及墙面的构造比例可以使结构的收缩裂缝有所减小。

（四）加强混凝土保护层的厚度和质量

混凝土的厚度如果增大，那么氯离子渗入混凝土到达钢筋的时间就会有所增加，这种方法是延迟混凝土内部钢筋出现锈蚀现象的一种有效的方法。在制作混凝土时，一定要加强施工质量控制，其中，增加混凝土密实程度、不断提高混凝土质量是非常重要的。此外，在混凝土中逐渐加入一些高效减水剂和优质掺合混，可以在一定程度上使混凝土的性能得到一定改善，能够一定程度上提高混凝土抵抗氯离子渗入的能力。

（五）混凝土表现的涂层问题

为了有效的防止氯离子等一些具有腐蚀能力的介质进入到混凝土中，以实现对于钢筋腐蚀的有效延迟，对于修补过后的混凝土结构甚至新浇筑的混凝土结构，进行涂覆混凝土使其作为第一道防线的有效方法，这种方法往往是一种比较简单、经济且实用有效的辅助性防锈手段。

（六）钢筋的阻锈剂的使用

钢筋阻绣剂是通过影响钢筋和电解质之间的电化学反应，有效阻止钢筋腐蚀发生。拌制混凝土时掺加阻绣剂也是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种有效的补充手段。

结语：

本文主要对混凝土钢结构出现锈蚀现象的原因以及防锈措施进行了分析，表现了在我国建设领域中，提高建设水平最为关键的因素就是做好钢结构的防腐蚀工作。在以后的施工当中，提高建设施工防腐蚀研究意义重大。

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