地铁隧道混凝土腐蚀分析

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摘要：文章分析了地下结构混凝土的腐蚀机理，从结构的内部到结构的外部，根据其不同的工作环境，有着相应的腐蚀模式，了解地下环境下混凝土腐蚀机理，可以有针对性地进行相应地防护设计，延长使用寿命。

关键词：隧道 混凝土 腐蚀 耐久性

引言

随着城市建设的发展，城市地铁以前所未有的速度快速修建，而地铁隧道中钢筋混凝土耐久性不足一直困扰着地铁运营与管理部门。了解地下环境下混凝土腐蚀机理，可以有针对性地进行相应地防护，以提高其运营寿命。1. 隧道内部――混凝土的碳化

混凝土中水泥的水化产物――氢氧化钙是一种高碱性物质，pH值在12.5以上，混凝土中钢筋与该溶液接触，表面会形成氧化亚铁面膜，它可以钝化钢筋，阻止氧接触钢筋，对钢筋起到保护作用。这种钝化作用在碱性环境中是很稳定的。当水份通过孔洞形态的混凝土,在里面形成氢氧化钙。氢氧化钙是一个碱性环境，由于外来的酸性气体，如二氧化碳渗入混凝土与氢氧化钙发生化学反应，变成碳酸钙，整个反应称为碳化作用。CO2+H2O+Ca(OH) CaCO3+2H2O

当大量的碳酸钙形成时，混凝土内部碱性环境受到破坏，达到一定程度时，如pH在9以下时，钝态铁的保护层就失去作用，混凝土内的钢筋因为没有受到碱性环境的保护而产生锈蚀。

2. 隧道外部――土壤腐蚀

土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素很多，各因素又会相互作用。所以这是一个十分复杂的腐蚀问题。以下为影响土壤腐蚀的几个重要因素。（1）电阻率

它是土壤腐蚀的综合性因素。土壤的含水量，含量盐量，土质，温度等都会影响土壤的电阻率。土壤含水率未饱和时，土壤电阻率随含水量的增加而减小。当达到饱和时，由于土壤孔隙中的空气被水所填满，含水量增加时，电阻率也增大。（2）含氧量

土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度松紧度，土质结构有着密切关系。紧密的土壤中氧气的传递速度较慢，疏松的土壤中氧气的传递速度较快。在含氧量不同的土壤中，很容易形成氧浓差电池而引起腐蚀。（3）盐分

土壤中的盐分除了对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外，还参与电化学反应，从而影响土壤的腐蚀性。它是电解液的主要成份。含盐量越高，电阻率越低，腐蚀性就越强。氯离子对土壤腐蚀有促进作用，所以在海边潮汐区或接近盐场的土壤，腐蚀更为严重。但碱土金属钙、镁等的离子在非酸性土壤中能形成难溶的氧化物和碳酸盐，在金属表面上形成保护层，能减轻腐蚀。（4）含水量

水分使土壤成为电解质，是造成电化学腐蚀的先决条件。土壤中的含水量对金属材料的腐蚀率存在着一个最大值。当含水量低时，腐蚀率随着含水量的增加而增加。达到某一含水量时腐蚀率最大达时再增加含水量， 其腐蚀性反而下降。（5）pH值

即土壤的酸碱性强弱指标。它是土壤中所含盐份的综合反映。金属材料在酸性较强的土壤腐蚀最强。中性，碱性土壤中，腐蚀较小。（6）温度

土壤温度通过影响土壤的物理化学性质来影响土壤的腐蚀性的。它可以影响土壤的含水量，电阻率，微生物等。温度低，电阻率增大，温度高，电阻率降低。温度的升高使微生物活跃起来，从而增大对金属材料的腐蚀。（7）微生物

土壤中的微生物会促进金属材料的腐蚀过程，还能降低非金属材料的稳定性能。厌氧的硫酸盐还原菌趋向于在钢铁附近聚集，导致钢铁的腐蚀。好氧菌，如硫化菌的生长，能氧化厌氧菌的代谢产物，产生硫酸，破坏金属材料的保护膜，使之发生腐蚀。（8）杂散电流

这是一种土壤介质中存在的一种大小，方向都不固定的电流。大部分是直流电杂散电流，它来源于电气化铁路，电车，地下电缆的漏电，电焊机等等

3 结论

钢筋混凝土的腐蚀是一个复杂的物理化学过程，深入了解混凝土和钢筋的腐蚀机理，在实际工程中根据具体环境有针对性地进行防护设计，是延长结构使用寿命的有效措施。