海港工程钢筋混凝土结构的腐蚀机理与防腐对策

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摘 要：在海港工程中经常会出现钢筋混凝土结构被腐蚀的情况。这主要是由于海水环境中的氯离子渗透聚集于混凝土内钢筋表面并致其钝化膜失去保护作用而造成的。本文主要是论述了海港工程中造成钢筋混凝土结构腐蚀的机理、并提出了一些防止腐蚀的措施。

关键词：海港工程；钢筋混凝土；腐蚀机理；防腐措施

中图分类号：U44 文献标识码：A

目前，我国的海港建设正处在一个快速发展的时期。同时，钢筋混凝土结构设施也是当前使用最为广泛的构筑物之一。随着我国海洋开发规模的迅速扩大，需要建设的海港工程也正在日益的增加，尤其是一些临海的工程，例如港湾码头、海洋跨洋大桥以及以旅游为目的建造的人工岛等。除此之外，我国在六、七十年代建设的很多码头和海港的很多设施已经被海水大面积的腐蚀，严重影响了使用率，同时也给设施的安全性造成了负面的影响。这些已经建好的和正在建设的建钢筋混凝土设施亟需良好的腐蚀控制，而且这也已经是技术方面的问题，更是关系到国家经济的长期发展。

1 海港工程中钢筋混凝土被腐蚀破坏的一些特征

首先，钢筋混凝土的断面损失严重；砼中钢筋锈蚀分为局部腐蚀和全面腐蚀两种，但是在实际情况中最为常见的是局部腐蚀，进而造成钢筋混凝土断面严重损失，当这种损失达到极限时就会导致构件的严重损坏。

其次，钢筋混凝土结构的顺钢筋开裂；虽然钢筋混凝土的地抗压性能十分优越，但是其抗折抗裂性却存在着一定的缺陷，特别是在钢筋混凝土保护层厚度缺乏时，在这种情况下，会导致钢筋混凝土的锈蚀产物体积发生膨胀，使钢筋表面发生混凝土顺钢筋开裂。

第三，“握裹力”的下降和丧失；当钢筋混凝土逐渐开裂后，由于裂缝的逐渐变宽，导致砼与钢筋之间的粘结力也逐渐的变小，同时滑移增大，进而使构件原有的形状发生改变。当“握裹力”丧失或降低到一定限度时，就会导致局部或整体失效。

第四，钢筋混凝土应力腐蚀断裂；当混凝土钢筋处于较大的应力状态下，在遭受腐蚀时极有可能随时发生突然的断裂。

2 海港工程钢筋混凝土结构被腐蚀的机理探讨

2.1 混凝土腐蚀

长期的暴露在海水和空气的环境中是造成砼腐蚀破坏的主要因素，尤其是在海水环境中其物理和化学成分复杂，再加上空气的不断氧化作用，导致砼内的某些成分发生反应、溶解和膨胀，进而使自身的工作能力降低以及原有的性质发生改变。最终导致混凝土结构耐久性的失效。分析其原因可以总结如下：

首先，冻融破坏；目前我国使用最为广泛的混凝土材料其本身具有多毛细孔多孔体，在外界环境不断变化的情况下，尤其是外界温差的变化，会导致吸水饱和的混凝土孔隙中的水会在内部结冰膨胀，进而使混凝土开裂和剥落。其次，混凝土结构的碳化；当砼长期暴露于环境中的酸性气体（如二氧化碳），致使大量的酸性气体渗透到砼中，造成长期的积累，并与砼中的碱性物质发生化学反应。碳化作用常常会导致砼的脆性增大，也会增砼中钢筋的脱钝。

再次，碱-集料反应；在钢筋混凝土的水泥中碱和集料中的活性成分常常发生某些化学反应，导致硅胶体吸水，进而产生膨胀压力，导致砼开裂的过程被称为碱-集料反应。砼结构一旦发生碱-集料反应则会造成钢筋混凝土结构出现裂缝，这些裂缝会加速空气、水、二氧化碳等介质的侵入，进而对砼的破坏力增加。

2.2 钢筋腐蚀

由于砼中的钢筋一般是处在高碱的环境中，这样就会在钢筋的表面形成一层钝化膜，这层致密的钝化膜主要是保护钢筋避免腐蚀。但是，当钢筋表面的这层保护膜被腐蚀后，就会产生破坏性的膨胀力，使钢筋周围砼承受的拉应力超过混凝土抗拉强度，进而使钢筋结构的保护层逐渐被剥落。造成钢筋钝化膜破坏主要有砼的碳化以及氯离子的侵蚀。

首先，混凝土的碳化；这并不是造成钢筋腐蚀的最主要因素，这是因为海港工程中使用的混凝土结构表面的保护层很厚，由于碳化引起的砼碱度降低，造成钢筋表面钝化膜的破坏不足以造成严重的腐蚀。其次，氯离子的侵蚀；由于海水中广泛存在有氯盐，使其成为导致腐蚀最为常见和危险的介质。因此，氯盐腐蚀是砼破坏的最主要因素之一。

3 海港工程中钢筋混凝土结构防腐的技术措施

3.1 钢筋混凝土表面防腐措施

首先，内掺钢筋阻锈剂；根据大量的实践证实，钢筋腐蚀已然成为影响钢筋混凝土耐久性的关键因素。而且也有大量的实践经验说明，钢筋阻锈剂能够有效的防止和减缓钢筋锈蚀，而且其花费小，效果明显，在海港工程钢筋混凝土结构的防腐中得到了广泛的应用。实际上，海港工程中的腐蚀是一种电化学腐蚀，其阴、阳极的反应都是在钢筋的电解质面上发生的，若能有效的控制一方反应的进行就能有效的控制腐蚀的化学反应发生。而这种向混凝土中添加一些化学物质就是应用阻止其一方反应的发生来达到保护钢筋结构被腐蚀。

其次，涂料涂装保护；对钢筋表面进行适当的涂料，同样可以阻止或是减缓海水中腐蚀离子的进入。除此，涂料也起到了一定的装饰效果。但是，在实际中，必须要解决涂层中物质的耐碱性以及附着力两个问题。在选择涂料时，应该挑选具有低粘度和高渗透能力的。高渗透的涂料可以起到封闭混凝土孔隙和提高后续涂层附着力的作用，是混凝土表面涂装保护的关键和质量控制步骤。

3.2 混凝土的基本防护措施

我们可以用现有的技术手段来提高对砼的基本防护，可以考虑从从设计、施工、制作等方面提高砼自身的防护性能。考虑到混凝土自身的高碱性，因此，科学合理的设计、施工的优质混凝土保护层可以有效的阻止外界环境介质的渗透。因而，有效的提高混凝土本身对钢筋的防护才是最具有经济性和有效性的措施。可以采取以下措施：合理的设计砼结构，砼结构形式本身具有一定的防腐作用，例如构件截面几何形状应简单、减少棱角以及突变等；采用高性能的混凝土，高性能混凝土本身具有相对较好的高耐久性和高稳定性。从实际中的应用可以看出高性能混凝土可显著提高砼护筋性能，达到延长其使用寿命的目的。

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