混凝土是由硅酸鹽水泥、填充骨料、水和助劑等混合后經水合澆注而成。水泥的基本化學組成為3CaOSiO2和-2CaOSiO2，以及少量的3CaOAl2O3、4CaOAl2O3Fe2O3或者是一些鐵相的固體溶液MgO、CaO以及其痕量化合物。除了加入骨料增強其耐磨性，還使用鋼筋骨架來增加混凝土構件的強度，這種混凝土叫作鋼筋混凝土。
 

鋼筋混凝土
 

    混凝土的固化通常經過28天后可以達到最初的物理性能，國外有時候采用蒸汽來加速水合反應，混凝土構件的固化通常只要幾個小時就可以完成。

    混凝土涂層需具備防護和裝飾兩方面功能。由于暴露於日曬、雨淋、大氣污染等的長期作用下，鋼筋混凝土的腐蝕如果不引起重視和采取措施，就會帶來嚴重后果。

    引起混凝土內加強鋼筋腐蝕最為主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的滲透量。

    1.混凝土的碳化

    鋼筋混凝土的發明與發展的主要因素之一是水泥漿具有保護鋼筋免受腐蝕的能力。鋼筋混凝土中水泥的水化產物氫氧化鈣是一種高堿性物質，pH值在12.5以上，混凝土中鋼筋與該溶液接觸，表面會形成氧化亞鐵面膜，它可以鈍化鋼筋，阻止氧接觸鋼筋，對鋼筋起到保護作用。這種鈍化作用在堿性環境中是很穩定的。當水份通過孔洞形態的混凝土，在里面形成氫氧化鈣。氫氧化鈣是一個堿性環境，由于外來的酸性氣體，如二氧化碳滲入混凝土與氫氧化鈣發生化學反應，變成碳酸鈣，整個反應稱為碳化作用。CO2+H2O+Ca（OH）CaCO3+2H2O

    混凝土內鋼筋的腐蝕

    當大量的碳酸鈣形成時，混凝土內部堿性環境受到破壞，達到一定程度時，如pH在9以下時，鈍態鐵的保護層就失去作用，混凝土內的鋼筋因為沒有受到堿性環境的保護而產生銹蝕。

    混凝土的碳化因素很多，例如，水泥本身的質量，施工時水分及水泥比例，固化時間及環境等等。而多孔的混凝土比一般混凝土碳化速度快，有時甚至快十倍，此外施工也是一個十分重要的問題，例如水泥層外層與鋼筋之間的距離（水泥壁）過小等。

    2.氯化物的滲透

    混凝土施工時往往會加入一些含有氯化物的預混合料，例如污染的水源，砂石等等。混凝土固化后，在大氣環境中的氯化物污染是難以避免。

    氯離子是一種穿透力極強的腐蝕介質，當接觸到鋼鐵表面，便迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層，即使在強堿性環境中，氯離子Cl-引起的點銹腐蝕依然會發生，同時由于不論是氣態還是液態的水往往會滲透到混凝土里面，而這種水并非純水，而是含有一些雜質的電解液，電化學作用導致銹蝕加快進行。當氯離子滲透到達鋼筋表面，氯離子濃度較高的局部保護膜破壞，成為活化態。在氧和水充足的條件下，活化的鋼筋表面形成一個小陽極，未活化的鋼筋表面成為陰極，結果陽極金屬鐵溶解，形成腐蝕坑，一般稱這種腐蝕為點腐蝕。這個過程主要有下列反應：

    Fe2++2Cl-+2H2OFe（OH）2+2HCl

    4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3（鐵銹）

    Fe（OH）3若繼續失水就形成水化氧化物FeOH（即為紅銹），一部分氧化不完全的變成Fe3O4（即為黑銹），在鋼筋表面形成銹層。由于鐵銹層呈多孔狀，即使銹層較厚，其阻擋進一步腐蝕的效果也不大，因而腐蝕將不斷向內部發展。

    國際上還沒有一致公認的引起混凝土中鋼筋腐蝕的氯化物界限值，當結構處于干濕交替狀態下或常年濕度大于80%時，通常認為在氯化物含量與混凝土的重量比達到0.2％以上時，就比較危險。

責任編輯：班英飛

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