水泥结构中的钢筋锈蚀防治及各类混凝土防腐加固材料介绍

北京弘盛瑞达建材有限公司
2023-01-29

混凝土结构中的钢筋锈蚀及防腐蚀措施

近年来，混凝土在房屋建筑、公路、桥梁、大坝等结构中得到广泛的应用。同时，此结构在长期自然环境和使用条件下会出现逐渐老化、损伤甚至破坏，从而有可能会直接影响到结构的安全，因此混凝土耐久性已是当今世界的重大问题。混凝土耐久性会议上曾指出:“当今世界混凝土破坏原因，按递减顺序是: 钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”。并明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性因素的。我国海港码头不能耐久，北方使用化冰盐，桥梁道路遭破坏。我国存在着广泛的腐蚀环境，北方地区使用化冰盐有增无减，而桥梁道路却未采取应有的防护措施; 我国海岸线很长，而大规模的基本建设大都集中于沿海地区，以往的海港码头等工程，多数达不到设计寿命要求; 特别是沿海一带河砂已呈短缺现象，滥用海砂则其害无穷;我国还有广泛的盐碱地，其腐蚀条件为苛刻; 特别应该指出的是，我国工业环境中的建筑物，其钢筋锈蚀破坏十分普遍与严重，据初步统计，大多数工业建筑达不到设计寿命的年限，目前正在进入大规模修复的时期。因此，我国钢筋锈蚀破坏的形势是严峻的。

1 混凝土中钢筋锈蚀机理及影响因素

1. 1 混凝土中钢筋锈蚀机理

钢筋未被腐蚀的混凝土是呈高碱性的，其 pH 值一般在12． 5 左右，当混凝土中含有少量的Na2 O、K2 0 时，pH 值可能会大于 13。在高碱性环境中，钢筋很发生氧化作用，表面生成一层很薄的氧化膜。主要成分为水化氧化物nFe2 O3 ·mH2 O，它是一种致密、稳定的共格结构，水和氧气不能渗透过去，使混凝土中钢筋处于钝化状态，能够有效阻止混凝土中钢筋的锈蚀，因此被称为钝化膜。混凝土中钢筋锈蚀只有在这层钝化膜遭到破坏的情况下才可能实现。钢筋表面钝化膜破坏的原因有两个: 一是混凝土中性化; 二是足够浓度的游离CI—扩散到钢筋表面。当钝化膜发生破坏后，混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程。

( 1) 混凝土中性化作用。碳化使混凝土孔溶液中的 Ca( OH) 2 含量逐渐减少，pH 值逐渐降低，当 pH 值下降到 11．5 左右时，钝化膜不再稳定; 当 pH 值降至9 ～ 10 时，钝化膜的作用被破坏，钢筋处于脱钝状态，锈蚀就有条件发生了。一般大气环境下混凝土中性化的过程非常缓慢，视保护层厚度等因素不同，一般要数年甚至数十年才能达到钢筋表面。由于部分碳化区的存在，钢筋经历了从饨化状态经逐步脱钝转化为脱钝状态的过程。

( 2) CI—作用。当钢筋表面的混凝土孔溶液中的游离 CI—浓度**过一定值时，即使在碱度较高，pH 值大于 11． 5 时，CI—也能破坏钝化膜，从而使钢筋发生锈蚀。因为 CI—的半径小，活性大，溶液吸附在位错区，晶界区等氧化膜有缺陷的地方。CI—有很强的穿透氧化膜的能力，在氧化物内层( 铁与氧化物界面) 形成易溶的FeCI2 ，使氧化膜局部溶解，形成坑蚀现象。如果 CI—在钢筋表面分布比较均匀，这种坑蚀现象便会广泛地发生，点蚀坑扩大、合并，发生大面积的腐蚀。

( 3) 混凝土中钢筋锈蚀的电化学机理。混凝土中钢筋锈蚀的发生具备三个条件:一是钢筋表面存在电位差，构成腐蚀电池; 二是钢筋表面钝化膜遭到破还，处于活化状态;三是钢筋表面有电化学反应和离子扩散所需的水和氧气。

1.2 混凝土中钢筋锈蚀的影响因素

( 1) 钢筋锈蚀不仅与混凝土保护层厚度、混凝土密实度有关，还涉

及到混凝土的组成、空隙中液相的 pH 值、环境的湿度、温度、有害离子含量及混凝土含水量等相关。

( 2) 环境湿度是影响钢筋锈蚀速度的重要因素，相对湿度低，钢筋腐蚀速率减慢。试验和分析数据结果表明，相对湿度达到80% 时，钢筋锈蚀的速率较快保护层厚度的加大，钢筋锈蚀速度减慢。

( 3) 钢筋锈蚀速度与混凝土液相 pH 值有着密切的关系。在不同的温度和不同 pH 值的影响下，钢筋的锈蚀情况也会出现明显的差别。

( 4) 有害离子( 如氯离子等) 会严重的影响对钢筋的锈蚀，其含量的多少也就会影响到钢筋锈蚀速度的快慢。

2 钢筋锈蚀的防御措施

2.1 基本防腐蚀措施

根据混凝土中钢筋锈蚀的影响因素可知提高混凝土的密实度、增加混凝土的保护层厚度是较基本的防止钢筋锈蚀的措施，从而达到提高混凝土结构耐久性的目标。

( 1) 增加保护层厚度，可以推迟由碳化引起的钢筋锈蚀; 还可以减缓氧气扩散，减慢由氧气扩散控制的钢筋锈蚀; 同时还可以减缓氯离子在混凝土中的渗透量。(2) 适当增加混凝土的搅拌时间和振捣力度等方法较大限度提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率，减缓混凝土的碳化速度，减缓有害离子的传递速度甚至可以阻止有害离子的扩散。( 3) 控制混凝土中的较大水灰比和较小水泥用量，在混凝土中掺入适宜的减水剂，减凝土中水的含量。

2.2 防腐蚀的附加措施

( 1) 添加钢筋阻锈剂。钢筋阻锈剂是混凝土外加剂的一种，添加钢筋阻锈剂是钢筋锈蚀长期防护的有效措施之一，掺入混凝土或灌浆中能提高混凝土结构自身的保护能力，使钢筋表面的钝化膜为完整、致密。但是，注意的是采用阻锈剂同时应使用低渗透性混凝土，以防止阻锈剂流失。

( 2) 环氧涂层钢筋。常用的钢筋表面涂层有环氧树脂涂层和镀锌等，其中环氧树脂涂层钢筋应用较为广泛，它是在钢筋表面涂保护膜，隔离钢筋与腐蚀介质的接触。可以与钢筋阻锈剂联合使用，但在复杂的交叉部位，钢筋弯曲时存在较大的应力，会影响到环氧树脂涂层钢筋的粘结性，则不宜使用环氧涂层钢筋。

( 3) 阴保护。阴保护常作为一种补助措施来防止混凝土中钢筋的腐蚀。阴保护可以应用外加电流的方法，也可以将比铁活泼的金属与铁相连。但是阴保护应在克服其自身缺陷的条件下采用，否则也会加速钢筋的锈蚀，起到负面的作用。

( 4) 混凝土外涂层。混凝土表面涂层是降低氯离子渗透速度和混凝土碳化速度的有效辅助措施。混凝土外涂层基本上可以分为侵入型和隔离型两种，它可以包括薄涂层、复合型涂层或厚涂层、渗透型涂层等。

( 5) 采用高强度混凝土。高强度混凝土可以降低氯离子在混凝土中的渗透速率，同时还可以增加混凝土的电阻率增加，延迟腐蚀的开始和降低腐蚀开始后的速率。

聚合物防腐蚀砂浆

聚合物水泥砂浆由引入进口环氧树脂改性胶乳加入国内氯丁橡胶乳液及聚丙烯酸酯，合成橡胶，各种乳化剂，改性胶乳等所组成的高聚物乳液。加入基料和适量化学助剂和填充料，经塑炼，混炼，压延等工序加入而成的高分子防水防腐材料。选用进口材料和国内辅料，按照标准较高等级批示生产的产品，小康住宅建设产品。寿命长，施工方便，长期浸泡在水里寿命在50年以上。

防腐砂浆具有良好的耐候性，耐久性，抗渗性，密实性和高的粘接力以及强的防水防腐效果。可耐纯碱生产介质，尿素，，海水及酸碱性盐腐蚀。它与砂普通水泥和特种水泥配制成水泥砂浆，通过调和水泥砂浆浇铸或喷涂，手工涂抹的方法在混凝土及表面形成坚固的防水防腐砂浆层，属刚韧性防水防腐材料。与水泥，砂子混合可使灰浆改性，可用于建筑墙壁及地面的处理及地下工程防水层。

1.使用于工业和民用建筑内外墙，外墙，混凝土，地下室，水池，水塔，异性屋面，隧道，厕浴间，大坝等部分的防水，防腐，防渗，防潮及渗漏修复工程。

2，人防，地下工程及水利电工程的防水，防腐，粘结补强和加固处理及防水防腐衬砌。

3，地下室的内外墙，厕浴间，大坝的防渗面板，渠道，渡槽，桥面，地面游泳池，交货池，耐腐蚀，耐酸碱的仓储等。

4.也可用于混凝土蓄水池的防水，抗渗防腐。另外在碱厂的结晶和母液清池，蒸馏塔内壁采用该产品防腐防水效果。

产品优点

可在潮湿面进行施工，这是一般溶剂防水防腐材料难以奏效的。施工可采用搅拌混凝土法施工，由于物体对施工基面产生冲击力，增加了涂层对混凝土的粘接力，使涂层具有良好的抗渗性能。粘结力比普通水泥砂浆高3一4倍，抗折强度比普通水泥砂浆高3倍以上，所以该砂浆抗裂性能好。可在迎水面，背水面，坡面，异行面防水防腐防潮。粘接力强，不会产生空鼓，抗裂，窜水等现像，

阳离子氯丁胶乳既可用于防水防腐，也可用堵漏，修补。可无找平层，保护层，一日内能完工。工期短，综合造价低。可在潮湿或干燥基面上施工，但基层不能有流水或积水。防腐蚀砂浆力学性能优良，耐日光，臭氧及大气，和海水老化，耐油酯，酸，碱及其它化学药品腐蚀，耐热，不延烧，能自熄，抗变形，抗震动，耐磨，气密性和抗水性好，总粘合力大。，无害，可用于饮水池施工使用，施工安全，简单。

施工方法，

基层处理：

1、基层的表面要求干净、无尘、无油、无化学腐蚀介质残留物。多孔性材料的表面应预先用水浸湿，钢基层表面应浮锈。

2、有渗漏处须先用堵漏剂进行处理，较好保持基面湿润至无明水为准，以达到佳的施工效果。

配料：

按照灰料：乳液=4：1的比例搅拌均匀即可使用。

施工：

1.用抹将配制好的胶泥涂抹在被修补部位，涂抹时要边压实边抹光，完工3~14天后即可投入使用施工温度宜在5℃以上，不宜在雨天、冰冻时施工。

2、可以采用机械搅拌或人工拌和，配制好的胶浆应在2-3h内用完。

施工与养护：

1、用防腐砂浆作整体面层时，厚度不应小于5mm。当一次施工面积大时，应留施工缝或分片错开施工。每块面积不宜**过10-15㎡,可视现场环境而定。补缝或分片错开施工的间隙时间不应少于24h。

2、在混凝土或砖石结构的立面和钢结构的表面上做整体面层时，应分两次进行，每次的间隔不应少于24h。当进行最后一次抹面时，应一次抹平，不得反复抹压。