碱性环境中钢筋混凝土结构的防腐技术

白翔宇

（新乡学院土木工程与建筑学院 河南新乡 453003）

碱性环境中钢筋混凝土结构的防腐技术

白翔宇

（新乡学院土木工程与建筑学院 河南新乡 453003）

钢筋混凝土结构在各种环境下会逐渐被腐蚀，尤其在碱性环境中的腐蚀较为复杂，防腐已不是单纯的工程技术问题，而已经关系到资源保护、能源节约、环境保护、保护人身安全及社会经济发展等问题。因此，加强防腐技术的研究，对减少因腐蚀造成的损失，延长结构使用寿命，提高经济效益都具有重要的现实意义。

碱性环境；钢筋混凝土；防腐

钢筋混凝土结构是建筑物最重要的结构形式，与其它结构相比具有施工工艺简单、施工速度快、施工成型方便等优点。钢筋混凝土结构也是目前应用最多的结构形式，广泛应用于各类民用建筑和工业建筑。工业生产如冶金、化工、造纸等行业中产生的碱性腐蚀在整个腐蚀问题中占比较大，碱腐蚀对建筑结构承载力的影响较大，因此，需加强对碱性环境中钢筋混凝土的防腐技术研究。

1.钢筋混凝土结构腐蚀的主要因素

对钢筋混凝土结构起腐蚀破坏作用的因素有很多，主要包括物理、化学、生物等诸多方面的因素。

1.1 物理因素

包括温度变化、霜冻、太阳辐射、风、尘埃等。

1.2 化学因素

包括酸、碱、盐溶液，含丰富离子的水，有机物质，工业废气等。

1.3 生物因素

包括微生物、霉菌、藻类、海洋动物、昆虫、多细胞植物等。

2.碱性环境中钢筋混凝土结构的腐蚀因素

碱性环境中，混凝土中的石子、砂是比较稳定的，碱对混凝土的腐蚀主要发生在混凝土的水泥水化物和钢筋上。

2.1 碱性环境中混凝土的腐蚀

2.1.1 物理腐蚀

碱对混凝土的物理腐蚀主要表现在混凝土内结晶体的体积膨胀引起的腐蚀。碱性介质从混凝土外部通过混凝土孔隙渗透，与空气中的CO2和H2O化合生成新的结晶体，结晶体的体积比NaOH的体积增大2.5倍。结晶体在混凝土内部的膨胀产生很大的内应力，由于体积的膨胀使混凝土遭到腐蚀破坏。

2.1.2 化学腐蚀

碱溶液可以与混凝土中的水化物发生化学反应，生成溶于水的新化合物，随着新化合物溶于水的发展，混凝土的内部结构慢慢遭到破坏，使混凝土解体。在NaOH浓度较大、温度较高时发生化学反应,这些反应不但破坏了混凝土的内部结构，而且生成硅酸钠和偏铝酸钠，导致混凝土破坏。

2.1.3 水溶解侵蚀

水泥水化作用后生成的 Ca(OH)2可溶解于水，其溶解度为：1.3g/L。这种水溶解侵蚀的腐蚀方式在NaOH的浓度＜2.3%时发生，在浓度＞2.3%时可以不考虑。

2.1.4 混凝土中碳化作用

水泥水化作用后生成的Ca(OH)2在后续的化学反应中与空气中的CO2发生碳化作用，生成碳酸钙和水：Ca(OH)2+ CO2→ CaCO3+ H2O。

2.2 碱性环境中钢筋的腐蚀

氯离子的侵蚀是造成钢筋混凝土腐蚀的最主要因素之一。氯离子侵入混凝土内，破坏钢筋的钝化保护膜而使钢筋产生腐蚀，氯离子对钢筋混凝土除了加速钢筋腐蚀外，也会侵蚀水泥的水化产物，混凝土的外加剂中如果含有氯离子，对钢筋混凝土造成的腐蚀将更加严重。氯离子对钢筋腐蚀的影响主要根据其含水量和阴极极性化所需氧的含量而定。

3.碱性环境中钢筋混凝土的防腐方法

目前防腐钢筋混凝土的主要类型有沥青混凝土、硫磺混凝土、树脂混凝土等。其中耐强碱腐蚀较好的有树脂混凝土、沥青混凝土。

钢筋混凝土防腐需要解决的问题是钢筋的防腐和混凝土的防腐问题。钢筋的防腐基本上类似于钢结构的防腐问题，可以按照钢结构的防腐方法处理。混凝土防腐的常用方法可以分为两类：一是精选混凝土的各种材料，提高混凝土的自身的防腐能力；二是在混凝土和腐蚀介质之间涂刷防腐隔离剂，达到防腐效果。混凝土防腐层有效作用时间短，需要定期维护，因此，不能通过一次防腐解决钢筋混凝土结构整个使用寿命内的防腐问题。

3.1 选用耐碱腐蚀材料

如选用耐碱腐蚀的水泥、石材、密度大的石子、砂等，以提高自身抗腐蚀能力。也可以掺入树脂或沥青等形成新的耐碱腐蚀混凝土等。

3.2 在结构与腐蚀剂之间设置隔离层

通过设置隔离层以阻止或减缓其碱腐蚀作用。如钢筋涂环氧树脂保护层，加大混凝土保护层厚度，混凝土表面刷沥青、环氧、塑料涂层等。

3.3 改善腐蚀的环境

减少污染源，减少腐蚀因素。如污水处理、空气过滤或净化等。

4.碱性环境中钢筋混凝土的主要防腐技术

碱性环境中的各种腐蚀介质对钢筋混凝土中的任何一种成分发生的腐蚀，都会造成结构的破坏。因此，防腐蚀的方法就是对各种腐蚀介质、各种可能发生的化学反应或物理变化的集中应对。

4.1 材料选取

应选择化学性能稳定，在碱环境下混凝土组成成分不易与其它物质发生反应生成有害物质的材料。

选择(CaO)3SiO2、(CaO)2SiO2含量高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。矿渣硅酸盐水泥具有较好的耐碱性，但密实度较差，容易渗水，采用矿渣硅酸盐水泥时需要Al(OH)3、Fe(OH)3掺入等密实剂。火山灰、粉煤灰、高铝硅酸盐水泥易被碱性物质腐蚀，在碱性环境下，不宜采用。

石子一般选择石灰岩类和火成岩类等耐碱性较好的岩石制成的碎石和石屑，石子的密度要求大于2750kg/m3。

砂一般选择天然石英砂，要求SiO2含量98%以上，碱溶率＜1.0g/L。

拌合水和养护水，要求水质不得呈酸性，PH值＞6。

为提高混凝土的密实度，可以掺入一些掺合材料来填充骨料颗粒之间的孔隙。一般采用磨细的石灰石粉作为掺合材料，细度应通过0.08mm方孔筛，筛余量＜25%，且粒径＜0.16mm,碱溶率＜1.0g/L。

4.2 设置保护膜

对于较强的碱腐蚀，除了选择耐腐蚀的材料外，还必须对直接接触碱介质的混凝土采取保护措施，在混凝土表面采取涂、抹、刷、喷等办法涂敷一层防腐材料，将混凝土与腐蚀介质完全隔离。

碱环境中防腐效果较好涂层有沥青涂层、聚氯乙烯涂层、氯磺化聚乙烯(CSP)涂层、丙烯盐酸和丙烯酸脂共聚物涂层、环氧树脂涂层。环氧树脂涂层防腐效果比较好，使用比较普遍。

涂层对碱性介质防腐效果较好，可耐各种浓度、多种类型的碱。防腐涂层施工中，必须保证粘合良好、没有裂缝，涂层要密实。

4.3 改善混凝土胶凝性能

在混凝土的胶凝材料水泥中掺入聚合物，可显著提高混凝土的密实度、抗渗性、抗拉强度、抗弯强度，阻止混凝土结构裂缝的产生，可以有效防止碱腐蚀物质进入混凝土构件内部，从而提高抗碱腐蚀能力。掺入的聚合物可以分为水溶性聚合物分散体乳胶类和水溶性聚合物。

5.结语

钢筋混凝土结构在使用过程中受工业大气、污水、酸雾、碱雾、盐离子、有机质等腐蚀的影响，钢筋锈蚀、混凝土剥落、疏松、裂缝现象经常发生，严重影响了其使用生命。

碱环境中钢筋混凝土的腐蚀及防腐问题是极其复杂的过程。强碱对钢筋混凝土腐蚀的衡量标准不太精确，不能对建筑的安全度判定和结构加固方案的确定提供准确、定量的依据。通过总结碱环境下混凝土常用防腐技术，为钢筋混凝土防腐施工方法提供选择，以减少因腐蚀造成的经济损失，延长钢筋混凝土结构使用寿命，保证结构的安全。

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[3]黄小坤，田春雨.预制装配式混凝土结构研究[J].住宅产业.2010

G322

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1007-6344（2016）10-0212-01

白翔宇（1977.4），男，河南新乡人，硕士，副教授。主要研究方向：土木工程施工。