1 鋼筋混凝土的腐蝕

  鋼筋混凝土是一種復(fù)合材料，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，在正常的狀況下，混凝土為鋼筋提供了一個(gè)保護(hù)環(huán)境。普通硅酸鹽水泥水化后，硅酸鹽成分起反應(yīng)生成鈣硅酸鹽水化物和氫氧化鈣，另外水泥成分中的石灰和水快速反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸}。
  1、2（3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2
  2、2（2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2
  3、 2Ca+2H2O→2Ca(OH)2

一個(gè)完全水化的硅酸鹽水泥最初的成分中含匕一30％氫氧化鈣（重量），當(dāng)這些氫氧化物溶解于水時(shí)能和其它種成分結(jié)合在一起。此時(shí)鋼筋周圍處于pH值為12－13的堿性環(huán)境中，在鋼的表面生成了一層γFeO3保護(hù)膜，結(jié)果是鋼筋位于布拜圖（金屬在不同pH值和
不同電位值的腐蝕狀態(tài)圖）的鈍化區(qū)之內(nèi)，見左圖。又因?yàn)榛炷翆訉Ωg介質(zhì)有一定的阻
礙作用，因此在一般腐蝕環(huán)境中鋼筋的腐蝕程度很輕。
  混凝土中鋼筋的抗腐蝕的能力在某些介質(zhì)中可以被破壞，首先，環(huán)境中的某些成分可以和氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致pH值降低。第二，強(qiáng)穿透離子的存在，例如氯離子可以破壞保護(hù)膜。在這兩種情況下鋼鐵表面就暴露于腐蝕環(huán)境中。
  前者的一個(gè)例子是二氧化碳碳化，當(dāng)暴露在含二氧化碳的大氣中時(shí)，混凝土中的氫氧化鈣就與二氧化碳發(fā)生如下反應(yīng)。
           Ca(OH）2＋CO2→CaCO3+H2O
  這個(gè)反應(yīng)最終的結(jié)果使鋼筋混凝土的強(qiáng)度得到輕微的提高，此時(shí)pH值降低至8－8．5，因?yàn)殇摫砻娴?span>pH值處于大于或等于10．5時(shí)才形成鈍態(tài)的氧化膜，所以此時(shí)鋼筋處于非保護(hù)狀態(tài)。
  混凝土所處環(huán)境中的氯離子由于半徑小、穿透力強(qiáng)，所以能夠通過混凝土的微小孔隙，到達(dá)混凝土內(nèi)的鋼筋表面，而氯離子對鋼筋表面生成的鈍化膜有非常強(qiáng)的破壞能力，使金屬的鈍態(tài)不能建立，造成鋼筋的嚴(yán)重腐蝕與開裂，這種腐蝕開裂的原因是鐵腐蝕產(chǎn)物體積比原來鐵的體積大的多。如Fe（OH）2體積是鐵的4倍，Fe3O4的體積是鐵的8倍，從而產(chǎn)生較大的突變應(yīng)力，這一應(yīng)力大大超出混凝土的抗拉強(qiáng)度，引起混凝土的開裂和剝落，這時(shí)環(huán)境中更多的腐蝕介質(zhì)會(huì)接觸到鋼筋，促進(jìn)鋼筋的進(jìn)一步腐蝕。
  氯離子進(jìn)入混凝土中有幾種途徑，例如：結(jié)構(gòu)處于海水環(huán)境中、使用路面除冰鹽、沿海地區(qū)的鹽霧污染，另外使用氯化鈣早強(qiáng)劑也產(chǎn)生了大量的含氯污染物，還有，使用未充分清洗的海砂，也增加了氯離子的來源。
  在鋼筋上引導(dǎo)腐蝕，氯離子的濃度是一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。在堿性溶液中已經(jīng)進(jìn)行了很多調(diào)查，證明即使在濃度低于水泥重量的0.001％也可導(dǎo)致腐蝕的開始。然而從現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和植入混凝土的電極工作來看，在濃度為0.1－0.2％的時(shí)候，能發(fā)生較低程度的腐蝕。因此，采用溶解狀態(tài)的氯占水泥含量的0.15％作為是否考慮采用防腐措施的準(zhǔn)則。

2 鋼筋混凝土的常規(guī)防腐措施

  可分為兩大類：針對混凝土方面，低滲透混凝土和增加保護(hù)層厚度，適當(dāng)厚度的保護(hù)層和低的水灰比可增加氯離子到達(dá)鋼筋的時(shí)間，一些添加物可減小混凝土中的孔隙。浸透涂層可將混凝土的孔隙進(jìn)行封閉使混凝上更加密實(shí)，防滲水膜可以阻止氯離子等物質(zhì)的進(jìn)入。
  針對鋼筋方面，可采用環(huán)氧粉末噴涂的鋼筋以及電鍍鋼筋等方案。
  以上方法雖然能在一定程度上阻止腐蝕的發(fā)生，但都或多或少的存在一些不足之處。因此下面就介紹根本的解決方案——陰極保護(hù)。

3 陰極保護(hù)法（CP）

  前面介紹了鋼筋在海水中的腐蝕過程是一個(gè)電化學(xué)過程，鐵表面失去電子發(fā)生陽極氧化反應(yīng)，陰極保護(hù)法就是利用了它的電化學(xué)腐蝕原理，通過人為給它施加負(fù)向電流，從而金屬表面的反應(yīng)由原來的失去電子的氧化反應(yīng)，成為得電子的還原反應(yīng)，從而使金屬的腐蝕不再發(fā)生。陰極保護(hù)在鋼筋表面上提供了一個(gè)小的直流電流，使它的氧化反應(yīng)停止。通過在混凝土表面或內(nèi)部安裝陽極。使它們與外部電源連接，鋼筋作為陰極，陰陽極通過在混凝土中完成電池回路。為了使離子在兩極間移動(dòng)，要有必須的電解質(zhì)存在。
  陰極保護(hù)技術(shù)在埋地管道中應(yīng)用較多，我國已有相應(yīng)的規(guī)范，和較成熟的工藝。近十幾年，國際上已在鋼筋混凝土路、橋上的防腐蝕中應(yīng)用了陰極保護(hù)技術(shù)，收效甚佳。
  據(jù)英國刊物報(bào)導(dǎo)，有7座橋梁應(yīng)用了陰極保護(hù)，效果很好，橋梁應(yīng)用了陰極保護(hù)后，其壽命可以延長40年。
  在混凝土鋼筋上應(yīng)用陰極保護(hù)并不是最近的事。在1966年南非的大橋環(huán)形橫梁上進(jìn)行了試驗(yàn)。美國的工作開始于1973年，應(yīng)用于座落于加利福尼亞州內(nèi)華達(dá)山著名的州際80號大橋。在歐洲和南美也都有這樣的例子。包括混凝土涂層管道，橋梁和海上設(shè)施。

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