混凝土腐蝕混凝土的腐蝕形式和機(jī)理

混凝土結(jié)構(gòu)在大氣環(huán)境中通常認(rèn)為是耐蝕的，但在實(shí)際使用過程中，由于受環(huán)境因素的影響，會(huì)形成多種腐蝕形式，根據(jù)腐蝕機(jī)理分，其腐蝕形式可分為：物理作用、化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕，

(1)物理作用。物理作用是指在沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，混凝土內(nèi)的某些成分在各種環(huán)境因素的影響下，發(fā)生溶解或膨脹，引起混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到破壞。物理作用按照對(duì)混凝土影響的人小排序依次為：凍融循環(huán)、干濕循環(huán)和磨損。

凍融循環(huán)：由于混凝土是多孔隙結(jié)構(gòu)，在循環(huán)的凍融（冰凍侵蝕）作用下易于損壞。過冷的水在混凝土中遷移引起的水壓力以及水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹，對(duì)混凝土孔壁產(chǎn)生拉應(yīng)力造成內(nèi)部開裂。

干濕循環(huán)：根據(jù)已有的金屬腐蝕電化學(xué)理論，對(duì)于極為干燥的狀態(tài)；混凝土內(nèi)缺乏鋼筋腐蝕電化學(xué)反應(yīng)所必須的水分，因此腐蝕無法進(jìn)行；對(duì)于極為濕潤(rùn)的狀態(tài)，混凝土內(nèi)部的孔隙充滿了水，此時(shí)鋼筋的腐蝕速度由氧氣在水溶液中的極限擴(kuò)散電流密度所控制；對(duì)于干濕交替狀態(tài)，由于干燥和濕潤(rùn)的交替進(jìn)行，使得混凝土內(nèi)部相對(duì)既不非常干燥也不非常濕潤(rùn)，這樣氧氣的供應(yīng)相對(duì)較為充裕，同時(shí)又能降低混凝土的電阻率，故將導(dǎo)致較高的鋼筋腐蝕速度。

磨損破壞：路面、水工結(jié)構(gòu)等受到車輛、行人及水流夾帶泥沙的磨損，使混凝土表面粗骨料突出，影響使用效果。當(dāng)混凝土表面受到?jīng)_擊、磨擦、切削等磨蝕破壞作用時(shí)，與混凝土耐磨相關(guān)的最大剪應(yīng)力發(fā)生在表面以下的次表面層．磨蝕破壞的作用力首先破壞混凝土表面的水泥石，集料逐漸凸出程度的增加，受磨蝕的作用力不斷加大，磨蝕速度隨之增加。由此可見，如果混凝土水泥石含量較大，混凝土中集料與水泥石的磨蝕破壞難以趨于半衡，水泥路面的磨耗也會(huì)持續(xù)下去。

(2)化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是指混凝土中的某些成分與外部環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)（如酸、堿、鹽等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的化學(xué)物質(zhì)而引起混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。從破壞機(jī)理上來分，化學(xué)腐蝕可歸納為兩大類：溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。常見的化學(xué)腐蝕有：硫酸鹽腐蝕、堿一骨料反應(yīng)、碳化現(xiàn)象、氯離子侵蝕。

硫酸鹽腐蝕：硫酸鹽腐蝕是化學(xué)腐蝕中最廣泛和最普遍的形式。

堿一骨料反應(yīng)：堿一骨料反應(yīng)是指來自混凝土中的水泥、外加劑、摻合劑或攪拌水中的可溶性堿（鉀、鈉）溶于混凝土孔隙中，與骨料中有害礦物質(zhì)發(fā)生膨脹性反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土膨脹開裂破壞。

碳化現(xiàn)象：空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，降低混凝土的堿度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。同時(shí)，混凝土碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。

氯離子侵蝕：氯離子到達(dá)混凝土鋼筋表面，吸附于局部鈍化膜上，降低了pH值，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋表面形成電位差。氯離子將促進(jìn)腐蝕電池，卻不會(huì)被消耗，降低陰陽極之間的歐姆電阻，加速電化學(xué)腐蝕過程。

(3)微生物腐蝕。微生物腐蝕有相當(dāng)?shù)钠毡樾裕彩桥c水、土壤或潮濕空氣相接觸的設(shè)施，都可能遭受到微生物的腐蝕。生物對(duì)混凝土的腐蝕大致有兩種形式：①生物力學(xué)作用。生長(zhǎng)在基礎(chǔ)設(shè)施周圍的植物的根莖會(huì)鉆人混凝土的孔隙中，破壞其密實(shí)度。②類似于混凝土的化學(xué)腐蝕。典型的是硫化細(xì)菌在它的生命過程中，能把環(huán)境中的硫元素轉(zhuǎn)化成硫酸。

混凝土腐蝕混凝土的化學(xué)成分

混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材料和水中的堿f骨料中的活性成分，如氧化硅、碳酸鹽等發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生堿骨料反應(yīng)。二氧化硅結(jié)晶度越差，活性越大，則堿活性的膨脹率也越大，對(duì)混凝土的破壞也越強(qiáng)；反之越小。

混凝土腐蝕混凝土的孔隙率

影響水、氣、有害溶解物在孔隙中遷移速度、范圍和結(jié)果的內(nèi)在條件是混凝土的孔結(jié)構(gòu)和裂縫形式。混凝土硬結(jié)后的強(qiáng)度、變形、收縮、形變、滲透、抗凍、遷移及各種侵蝕無不與孔隙密切相關(guān)，可以說混凝土的內(nèi)部孔隙決定了混凝土的材料屬性。在同一材料中，密實(shí)度不同，其耐腐性也不同。軟密實(shí)的材料具有較少的孔隙率和吸水率，介質(zhì)滲入量較少，介質(zhì)與材料接觸的表面積小，故其耐蝕性較好。滲透率隨著孑L隙率半徑的增大而增加，隨著有效孑L隙率的增加而增加。減少及縮小孔隙對(duì)于降低滲透率、增加壽命都是有好處的。

混凝土腐蝕環(huán)境因素

大氣中的化學(xué)成分對(duì)混凝土的腐蝕有較大的影響，如CO₂、SO₂量較高．將嚴(yán)重導(dǎo)致混凝土的腐蝕破壞。當(dāng)大氣中的CO₂含量超過0.3%時(shí)，導(dǎo)致混凝土碳化。工業(yè)過程中排放的SO₂和進(jìn)一步氧化生成的SO₃，可使混凝土中性化和酸化，與氫氧化鈣進(jìn)一步反應(yīng)生成的硫酸鹽還會(huì)對(duì)混凝土發(fā)生膨脹侵蝕作用，因此較碳化更具有腐蝕破壞性。此外，環(huán)境相對(duì)濕度增加，氣體對(duì)混凝土的腐蝕也會(huì)增強(qiáng)。

2018年12月28日，《鋼筋混凝土腐蝕控制工程全生命周期—通用要求》發(fā)布。

2019年11月1日，《鋼筋混凝土腐蝕控制工程全生命周期—通用要求》實(shí)施。

《海洋鋼筋混凝土腐蝕與修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)》共分五章，第1章介紹海洋鋼筋混凝土的腐蝕概況以及海洋腐蝕環(huán)境與分區(qū)，第2章著重介紹海洋鋼筋混凝土劣化機(jī)理及損傷演化規(guī)律，第3章介紹海洋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)方法，第4章重點(diǎn)介紹海洋鋼筋混凝土耐久性修復(fù)技術(shù)，第5章介紹海洋鋼筋混凝土耐久性修復(fù)實(shí)例。