混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性

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通过实践分析可以看出，能够对混凝土结构耐久性产生影响的因素有很多，集中体现在钢筋锈蚀、冻融破坏、硫酸盐侵蚀等，这些都是能够对混凝土结构耐久性产生影响的重要因素。在这些因素中，混凝土中的钢筋锈蚀破坏是主要因素，也是对混凝土结构稳定性造成破坏最严重的问题之一。因此，针对这一现状，针对水灰比进行深入探索，将重点放在产生混凝土中钢筋锈蚀原因。

1 钢筋锈蚀的机理

钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀是一个典型的电化学反应过程.该过程必须满足阳极、阴极、导电通路、电流及电解溶液等五大条件。首先，结构中的电势差有两种产生方式：（1）混凝土中有两种不同的金属，如钢筋和铝管，或两种不同表面特征的钢筋；（2）钢筋周围有不同浓度的溶解离子，如碱，氯和氧。此外，电化学电池的形成还与盐度及接触氧气的程度不一致有关。在这种情况下，阴极和阳极出现，并通过水泥硬化浆体中电解液形式的孔隙水连通，由此形成了电化学电池，钢筋开始被锈蚀[1]。

1.1 碳化引起的钢筋锈蚀

当混凝土密实度不够或抗渗性能不足时，二氧化碳侵入混凝土并与其发生反应生成碳酸钙等物质，混凝土内pH值逐渐下降至中性，出现碳化现象。当混凝土保护层碳化到钢筋表面时，周围的碱度降低，钢筋的钝化膜逐渐溶解，钢筋不能得到保护，产生氢氧化铁腐蚀。

1.2 水泥品种

不同种类的水泥的混合料不同，即矿物成分的含量是不同的。若水泥的碱性成分较低，混凝土本身的抗碳化能力就低，那么钢筋更容易被锈蚀。水泥品种的不同对混凝土的抗渗性还会有所影响，不同品种的水泥对引起钢筋锈蚀因子的抵抗能力是不同的，比如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的碳化速度都高于硅酸盐水泥。

1.3 氯化物引起的钢筋锈蚀

当钢筋混凝土结构处于海洋环境中时，氯离子通过扩散，渗透和毛细管吸附进入并通过混凝土保护层到达钢表面。并与钢筋钝化膜发生了一系列复杂的电化学反应致使其破坏，继而钢筋中铁离子与氧气和水反应发生锈蚀。氯化物对钢筋的锈蚀形式主要为点蚀，相比于碳化引起的均匀锈蚀，是一种破坏程度更大、发生时间更短的局部锈蚀，这将导致钢筋的机械性能发生很大变化，并且具有很强的破坏性。

1.4 温度与湿度

混凝土碳化反应的发生与环境相对湿度和温度的升高、交替变化密不可分。混凝土孔隙水饱和度直接影响着二氧化碳、氯离子等各种化学介质的扩散。若相对湿度很低，混凝土处于干燥状态(相对湿度不大于25%)，即使二氧化碳的扩散速度很快，但缺少液相环境，碳化反应也不易进行。环境相对湿度还影响着钢筋的电化学腐蚀速度[2]。

2 钢筋混凝土中钢筋锈蚀的预防措施

2.1 选择正确的火山灰

人造火山灰相对于天然火山灰来说，前者的性质、性能更加突出，也更适合当作混凝土的材料。人造火山灰主要由低钙型粉煤灰、高钙型粉煤灰和硅灰构成。这三种物质都是降低混凝土渗透性、提升其耐久性的优质材料。根据我国专家、学者的有关研究可知，硅灰的用途多样，非常适合混凝土掺合料的制作，能大大提升混凝土的综合性，弥补其不足。另外，硅灰还能阻止碱集料反应、降低钢筋锈蚀发生的概率和抑制碳化作用。总之，掺入硅灰是提升混凝土耐久性的重要技术、方式。

2.2 增加混凝土保护层厚度

保护层厚度越小，则有害物质对钢筋的渗透路径就越短，最终造成钢筋周围有条件产生锈蚀反应，使钢筋的锈蚀速率变大。应根据规范，对所处不同部位、不同强度、不同抗震等级、不同环境等限制条件下的钢筋表面混凝土保护层厚度进行设计上、施工上的严格控制。例如锯齿形建筑、粗琢建筑、表面纹理深的建筑，都不应减少相应部位的混凝土保护层。

2.3 降低游离石灰的用量

当水泥与水产生化合反应时，会生成较多的游离石灰，学名氢氧化钠，我们都知道氢氧化钙极易溶于水，它扩大混凝土的缝隙，使得液体、气体以及其他物质渗入其中，使得混凝土的致密性遭到破坏，耐久性也随之降低。

2.4 新型阻锈剂的使用

钢筋阻锈剂也是混凝土外加剂的一种，采用钢筋阻锈剂的优点是效果好、施工简单、成本低廉。MCI钢筋阻锈剂，是一种高性能缓蚀剂，将它涂刷在混凝土结构表面，它将会渗透进入至密实的混凝土中，在钢筋表面形成MCI分子保护膜。这层保护膜可以有效的抑制有害离子的入侵，抑制钢筋的进一步锈蚀，同时对已形成腐蚀电池的阳极区及阴极区也都有保护作用。

3 使用火山灰提升混凝土耐久性的分析

3.1 碱性硅质反应

建筑材料富含的活性二氧化硅容易和水泥中的碱性物质发生化学反应，使得混凝土不断吸水，体积骤增，甚至崩裂，这就是碱性硅质反应。为了阻止发生这种反应这，可以在混凝土中放入适量的粉煤灰，使得混凝土内部不再充斥大量水分，保持正常的状态。同时，这种做法也能缩小土中孔隙，阻止液体、空气渗入，提升混凝土的耐久性。

3.2 磨损抗磨力

一些隧道、长廊、大桥要承受的人流量是巨大的，人与它们接触必然给其带来压力，使之受磨损。所以，为了提升混凝土耐久性，增强其抗磨力也十分必要。笔者建议制造混凝土时，适当增加粉煤灰的用量，适当减少水泥的用量。因为高钙粉煤灰的早期强度比水泥要高，所以，减少水泥、增加粉煤灰便能提升抗压度、抗腐蚀度。

4 结语

混凝土中钢筋的锈蚀会影响钢筋混凝土结构的耐久性，若不采取有效的预防措施，容易造成各种安全隐患。本文提出了一系列提高混凝土耐久性的方式：使用外加剂、在混凝土制作中增加矿物掺合料等等，建筑项目施工时，要根据不同的地理位置、环境选择相对应技术措施，以期打造高耐久性的混凝土结构工程，为我国建筑安全提供技术支持。