混凝土腐蚀与防护.doc
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混凝土腐蚀与防护
摘要
混凝土的碳化作用，O2、H2O及其它侵蚀性介质的渗入，所选材料，所处环境等各种因素都会影响混凝土结构的耐久性，延长混凝土使用寿命的关键是降低空隙率、提高渗透能力。
本文从腐蚀类型、材料选择和配比、施工要求、表面改性等方面，对混凝土的防护方法进行了详细的分析、论述。
在已有混凝土结构的表面涂覆一层稳定、抗渗的涂层，是被广泛采取的保护措施。
针对不同应用环境，综述了选择涂层的种类和厚度，并介绍了混凝土涂料的发展方向。
关键词混凝土结构腐蚀防护方法涂料
ConcreteCorrosionandProtection
DuMoyuan
Abstract
Concretecarbonation,O2,H2O,andotheraggressivemediapenetration,selectedmaterials,theirenvironment,andotherfactorswillaffectthedurabilityofconcretestructurestoextendtheservicelifeofconcretekeyistoreduceporosityandimprovethepenetrationcapability.Inthispaper,typesofcorrosion,materialselectionandproportioning,constructionrequirements,surfacemodification,etc.,ofconcreteprotectionmethodscarriedoutadetailedanalysisofdiscourse.Thesurfaceoftheexistingconcretestructurecoatedwithstable,imperviouscoatingsarewidelyadoptedprotectivemeasures.Fordifferentapplications,reviewtheselectionofthetypeandthicknessofthecoating,andintroducesthedevelopmentdirectionofconcretecoatings.
Keywords：
concretestructurecoatingcorrosionprotectionmethods
1.前言
混凝土的定义：
广义：
是指由胶凝材料、粗细材料、水等材料按适当的比例配合，拌合制成的混合物，经一定时间后硬化而成的坚硬固体。
最常见的混凝土是以水泥为主要胶凝材料的普通混凝土，即以水泥、砂、石子和水为基本组成材料。
狭义：
素混凝土（不添加钢筋），由水泥、砂、水和石子组成。
钢筋混凝土是以波特兰水泥的水化物【主要是水化硅酸钙（3CaO.2SiO2.3H2O）】和水化铝酸钙（3CaO.Al2O3.6H2O）为粘结剂并结合一定级配的骨料如砂、碎石、或其他惰性和钢筋制成的一种复合物[1]。
由于混凝土结构设计及选材施工不当、环境污染、混凝土老化、化冰盐的作用及海水侵蚀等原因，引起混凝土的开裂及钢筋的锈蚀，二者互为因果，相互作用，加速整个结构的破坏，造成巨大的经济损失和人员伤亡[2]。
因此，研究钢筋混凝土的腐蚀机理和防护方法是一个比较现实的课题[3~5]。
2.混凝土的腐蚀类型
混凝土的腐蚀主要分为三种类型[6]：
（1）侵析腐蚀即环境介质将混凝土中易容成分溶解出来，引起孔隙率增大，PH值降低，即腐蚀物质更易侵入混凝土内部，如此循环，导致混凝土结构很快破坏。
（2）交换腐蚀即酸、碱、盐介质与水泥中的某些成分发生化学反应而引起的腐蚀，它们之间反应越强烈，新生成物越容易溶解，混凝土的破坏就越迅速。
（3）结晶腐蚀即积在混凝土的空隙和毛细孔内的一些盐，产生结晶作用，造成因故相碰撞而引起的破坏。
我国华北地区常见的“碱-集料反应”即属其中一例。
所谓碱-集料反应就是指水泥水化过程中析出的NaOH或KOH和集料中的活性氧化硅反应，生成碱的硅酸盐凝胶，凝胶吸水膨胀诱发产生裂缝以致导致整个混凝土结构的破坏，据研究表明，如果混凝土中总碱量超过3.8kg/m。
则很容易造成碱集料反应破坏[7]。
3.混凝土结构腐蚀的影响因素
1混凝土本身结构的影响
各种腐蚀破坏的程度主要决定于其结构特点，混凝土的水灰比、水泥组分、骨料的种类和级配、外加剂以及施工水平等都影响着其抗腐蚀性[8~12]。
2环境因素的影响
（1）碳化作用空气中的CO2与水泥水化物反应，导致混凝土中PH值降低和混凝土本身的粉化，致使只有在高碱性环境下才能稳定的氯铝酸盐水解，又产生Cl-的腐蚀
（2）Cl-的影响环境中游离的Cl-是破坏混凝土结构的最重要因素，一旦渗入将和混凝土中的C3A反应，生成比反应物体积大几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀破坏。
（3）SO4的影响SO4的腐蚀机理与Cl-离子相同，也是生成大体积的固相物，使混凝土因膨胀而破裂。
反应式如下：
（3CaO）.AlO3.6H2O+3（CaSO4.2H2O）+20H2O=（3Cao）,Al2O3.3CaSO4.32H2O
（4）镁盐的影响镁盐在渗入混凝土中后将与Ca（OH）2发生反应，使混凝土中的碱度降低，水泥中的水化硅酸钙和水化铝酸钙便易与呈酸性的镁盐反应，所生成的Mg（OH）2还能与铝胶、硅胶缓慢反应，结果使水泥石粘结力减弱，混凝土强度降低。
（5）环境的温度、湿度和冻融交替频度严重的影响着混凝土耐久性。
当温度高于40摄氏度、湿度大于90%时，将使混凝土加速破坏。
冻融交替得越频繁、混凝土受到的危害就越大。
3生物作用的影响
类似于混凝土的化学腐蚀，如流化细菌利用下列反应：
2S+SO2+2H2O=2H2SO4
将S转变成H2SO4，从而引起混凝土的硫酸盐腐蚀。
4.混凝土结构的防护方法
提高混凝土构筑物的抗蚀性和耐久性，一方面要遴选优质材料，确定适当配比，提高施工水平，以改善混凝土结构本身的密实性；另一方面，要将混凝土构筑物与周围腐蚀介质隔离开来，以保护混凝土不受其侵蚀。
为此目的，宜采取如下措施。
A改善混凝土本身结构
（1）使用普通混凝土时，应针对不同环境选用不同水泥，如在酸性环境中选用耐酸水泥，在海水中选用耐硫酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等；增加混凝土中水泥用量，并且适当提高水泥中C3A的含量，但应低于8%；降低水灰比，控制灰砂比；掺入引气剂、膨胀剂、减水剂、防水剂、粉煤灰和矿渣等外加剂，可以显著改善混凝土的抗渗和耐久性；进行合理的搅拌、振实和充分的湿养护。
（2）使用高性能混凝土。
高性能混凝土是基于结构耐久性这一思路而设计的全新混凝土，与传统混凝土相比，它具有许多特点和优点：
1不用振实就可自动填充模板，可节省设备，减少噪声污染。
2具有良好自密实性，可降低劳动强度和能源消耗。
3不会由于水化热的产生、水化硬化或干燥收缩等原因引发初始裂缝。
4具有高抗渗性，可以阻止Cl-、O2和H2O的渗入，从而预防了潜在的危险，延长混凝土的使用寿命。
B对混凝土进行表面改性
（1）在加热干燥的混凝土表面涂上亚麻仁油，可延长5~6倍的使用寿命。
（2）混凝土表面采用硫磺浸渍砂浆，对较弱的酸和盐类有良好的耐蚀性能。
（3）用石蜡80%和褐煤蜡20%混合制成细蜡粒，以一定比例与水泥拌合，待混凝土硬化后，加热其表面，蜡粒荣华填满混凝土空隙，可以防止侵蚀性离子的渗入。
（4）对混凝土表面进行天然的或人工碳化，可以明显的提高混凝土的抗蚀性。
用盐溶液、甚至低浓度的酸溶液处理混凝土，使水泥石表面生成一层难溶解的钙盐以取代Ca（OH）2,这也是一种提高混凝土的抗蚀性的方法。
如用氟硅酸（或氟化镁、氟化锌等）处理混凝土表面，反应式如下：
3Ca（OH）2+H2SiF6=3CaF2+Si（OH）4+2H2O
C表面涂覆
在混凝土表面涂覆一层耐蚀、抗渗、无毒、持久的涂料是一种成本低廉、简单易行的方案。
因此，研究开发用于混凝土表面的新型防腐蚀涂料是当今建筑界的一个热点。
（1）鳞片涂料这种涂料是由玻璃鳞片和耐腐蚀热固性树脂构成，有优越的防腐蚀和防渗透性能；可应用于海洋、油田等苛刻的腐蚀环境。
（2）粉末涂料这是一种不含溶剂，以粉末熔融成膜的新型涂料，具有无溶剂污染、涂覆方便、固话迅速、性能优异等特点。
其主要类型有：
环氧树脂、聚酯-TGIG、聚氨酯、丙烯酸系等。
此外，厚膜涂料、导电涂料、水性涂料等也是混凝土防腐蚀涂料的发展方向。
但在具体应用时，应根据所处环境的特点，选用相应的涂层，选用相应的涂层种类和厚度。
5.结论
综上所述，要切实解决混凝土结构或钢筋混凝土结构的腐蚀，除了应继续重视混凝土中钢筋的腐蚀机理及防护措施外，也要加强对混凝土的腐蚀及其防护方法的进一步研究，对建筑设计、结构设计、材料设计、施工技术、养护和使用等方面予以综合考虑，达到标本兼治，相得益彰，从而确保混凝土构筑物的安全可靠、长期使用。
参考文献
[1]刘晓敏等，材料保护。
1996.（29）6:
1
[2]郑伟希中国科学院福建物质结构研究所硕士论文.1998
[3]张学元等腐蚀与保护，1999（20）1:
9
[4]魏宝明等.腐蚀与防护.1999，（20）2:
5
[5]Tonini,andJ.M.Gaidis,CorrosionofReinforcingSteelinConerete,ASTMSTP713,Phitadelphiia,PA;ASTM.1978
[6]B.M莫斯科文等著混凝土和钢筋混凝土的腐蚀及防护方法北京化学工业出版社1988
[7]徐浩混凝土1995，
（2）：
45
[8]P.K.Mehta.EffectofCementCompositiononCorrosionofReinforcingSteelReinforcedConcreteStructureS,Houston,TX;NACEInternational,1990
[9]黄素行混凝土1992（3）：
20
[10]王宗昌，混凝土，1993，
（2）：
26
[11]雁志中，混凝土，1992，（6）：
40
[12]孙凤阁，混凝土，1992，
（1）:
41
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