摘要：本文通過氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕機理和影響因素，結(jié)合當前研究成果，介紹了相應(yīng)的抗氯離子侵蝕的多種技術(shù)途徑，并對其進行了分析，供業(yè)內(nèi)參考。
　　關(guān)鍵詞：混凝土，氯離子，侵蝕，分析
　　0前言
　　大量鋼筋混凝土構(gòu)筑物，如海港碼頭、石油平臺、跨海大橋、海底和沿岸的鋼筋混凝土管道等常因氯離子侵蝕造成混凝土中鋼筋銹蝕而導(dǎo)致破壞，帶來了巨大損失。當今世界混凝土破壞原因，按重要性遞減順序排列是：鋼筋銹蝕、凍害、物理化學作用。氯離子通過混入或者滲入進入混凝土中，使其含量對鋼筋銹蝕影響極大。氯離子是一種極強的活化劑，它能在很小的當量濃度下使鋼筋去鈍化，在腐蝕過程中，氯離子起到了催化作用，它能加速鋼筋的腐蝕過程，但氯離子本身只起到了傳遞作用，并不會腐蝕產(chǎn)物而消耗。國內(nèi)外的工程實踐經(jīng)驗進一步表明，由于氯鹽引起的鋼筋腐蝕破壞十分突出，是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)過早破壞的主要原因之一，導(dǎo)致工程的過早破壞和大量修復(fù)，給社會帶來巨大損失。
　　1我國的氯鹽環(huán)境現(xiàn)狀
　　海洋是氯鹽的主要來源之一。我國有廣闊的海域，海岸線很長，島嶼眾多，而大規(guī)模的建設(shè)大都集中子啊沿海地區(qū)，就海洋與濱海鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性而言，海風、海霧的影響也值得高度重視。我國有一定的數(shù)量的鹽湖和大面積的鹽堿地，沿海地區(qū)的鹽堿地大都以含氯鹽為主，內(nèi)陸鹽堿地多數(shù)是含混合鹽，這些地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可能受到很強的腐蝕。工業(yè)環(huán)境中以氯鹽、氯氣、氯化氫等為主的腐蝕環(huán)境不在少數(shù)，處在此類環(huán)境中的鋼筋混凝土建筑物，其腐蝕破壞往往迅速而嚴重。此外，為保證交通暢行，冬季向道路、橋梁、城市立交橋等撒鹽或鹽水，以化雪和防冰，這是人為造成的氯鹽環(huán)境的腐蝕破壞。
　　2氯離子（C1-）進入混凝土的主要途徑
　　氯離子（C1-）進入混凝土中通常有兩種途徑：其一是混入型，如摻用含氯離子外加劑、使用海砂、施工用水含氯鹽、在含鹽環(huán)境中拌制和澆注混凝土等；其二是滲入型，環(huán)境中的氯鹽通過擴散混凝土宏觀、微觀缺陷滲入到混凝土中，并到達鋼筋表面。混入現(xiàn)象大都是施工管理的問題；而滲入現(xiàn)象則是綜合技術(shù)的問題，與混凝土材料多孔性、密實性、工程質(zhì)量、鋼筋表面混凝土層厚度等多種因素有關(guān)。
　　3氯離子（C1-）對鋼筋銹蝕的機理
　　3.1氯離子（C1-）在混凝土中的存在有以下幾種形式：
　　（1）和水泥水化產(chǎn)物化學結(jié)合；
　　（2）吸附在混凝土孔隙壁；
　　（3）溶解于混凝土孔隙液中。
　　因此氯離子主要以“自由離子”與“結(jié)合離子”的形式存在于混凝土中，而這兩種存在形式對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響不同。
　　3.2氯離子（C1-）對鋼筋腐蝕的主要作用
　　氯離子（C1-）進入混凝土中并達到鋼筋表面，當它吸附于局部鈍化膜處時，可使該處PH值迅速降低。C1-對鋼筋表明鈍化膜的破壞首先發(fā)生在局部（點），使這些局部（點）露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成腐蝕電池，而且加速電池作用的過程。C1-不僅促成了鋼筋表面的腐蝕電池，而且加速電池作用的過程。混凝土中C1-的存在，強化了離子通路，降低了陰陽極之間的電阻，提高了腐蝕電池的效率，加速了電化學腐蝕過程。以上電化學腐蝕過程中，氯離子通過破壞鈍化膜、形成“腐蝕電池”、去極化作用和導(dǎo)電作用加速了鋼筋的腐蝕，而氯離子在腐蝕過程中只參與了過程，起到搬運作用，重要的是它在整個過程中并沒有被消耗掉，即凡是進入混凝土中的游離狀態(tài)的C1-，會周而復(fù)始的起破壞作用。
　　3.3氯離子（C1-）擴散理論
　　氯離子（C1-）通過對混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫體系從周圍環(huán)境向混凝土內(nèi)部傳遞，氯離子的傳輸過程是一個復(fù)雜的過程，氯離子侵入混凝土的方式有以下幾種：
　　（1）毛細管作用，即鹽水向混凝土內(nèi)部干燥的部分移動；
　　（2）滲透作用，即在水壓力的作用下，鹽水向壓力比較低的方向移動；
　　（3）擴散作用，即由于濃度差的作用，氯離子從濃度高的地方向濃度低的地方移動；
　　（4）電化學遷移，即氯離子向電位較高的方向移動。
　　通常，氯離子的侵蝕是幾種侵蝕方式結(jié)合，此外，還受到氯離子與混凝土材料之間的化學結(jié)合、物理粘結(jié)、吸附等作用的影響。
　　4抵抗氯離子（C1-）腐蝕的技術(shù)途徑和分析比較
　　由于混凝土本身固有的多孔性而存在著宏觀與微觀的缺陷等原因，外界環(huán)境的氯離子可滲入混凝土中并達到一定的濃度，使混凝土失去對鋼筋的保護作用。因此，采取防護措施阻止或防止外界環(huán)境的氯離子滲入混凝土內(nèi)部是非常重要和必要的。
　　4.1提高混凝土保護層厚度和質(zhì)量
　　混凝土保護層厚度增加，則氯離子滲入混凝土到達鋼筋的時間就會增加這是延遲混凝土內(nèi)部鋼筋開始銹蝕很有效的一種方法。
　　在制作混凝土時，加強施工質(zhì)量控制，對增加混凝土密實度、提高混凝土質(zhì)量是非常重要的。另外，在混凝土中加入高效減水劑和優(yōu)質(zhì)摻合料，可以從根本上改善混凝土的性能，提高混凝土抵抗氯離子滲入的能力。高性能混凝土(highPerformanceconcrete，HPC)是近年來混凝土材料發(fā)展的一個重要方向。
　　2000年11月建成通車的位于韓國牙山鎢平澤港附近的西海大橋，設(shè)計壽命為70年。西海大橋混凝土防腐蝕主要采取使用HPC(抗硫酸鹽水泥)及環(huán)氧涂層鋼筋，重要部位的混凝土外表涂刷涂料等措施。
　　為了盡可能阻止氯離子侵蝕，日本在設(shè)計用于海洋環(huán)境中的HPC的配合比時采取了摻用磨細礦渣粉、粉煤灰、硅粉等具有火山灰活性的礦物混合材料和高效減水劑技術(shù)措施的同時，取用較低的水膠比。水膠比一般在0.22一0.415間，用水量大多控制在160kg/m3。為避免骨料缺陷的影響，采用小顆粒骨料，粒徑通常為20mm。對混凝土的原材料進行嚴格控制，以防在混凝土中帶人氯離子。
　　4.2混凝土表面涂層
　　為了制止氯離子等腐蝕介質(zhì)滲入混凝土，以延緩鋼筋腐蝕，對修補過的混凝土結(jié)構(gòu)甚至新澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)，涂覆混凝土作為第一道防線往往是一種比較簡單，經(jīng)濟和有效的輔助性保護措施。
　　混凝土涂覆基本上可以分為侵入型和隔離型兩種。侵入型涂料不能在混凝土表面成膜，不會形成隔離層，也不能充滿混凝土毛細孔隙，但是它能顯著降低混凝土的吸水性。而隔離型涂料可以使混凝土和侵蝕型介質(zhì)隔離。
　　噴涂聚脲彈性體(以下簡稱SPUA)技術(shù)是國外近十年來，繼高固體分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉木涂料等低(無)污染涂裝技術(shù)之后，為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的施工技術(shù)，與傳統(tǒng)涂料及噴涂聚氨酯技術(shù)相比，SPUA技術(shù)具有以下優(yōu)點：
　　（1）材料本身具有優(yōu)異的物理性能，硬度隨意可調(diào)，以滿足不同環(huán)境的需求；
　　（2）固化快，可在任意曲面、垂直面及頂面連續(xù)噴涂而不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，一次施工即可達到厚度要求，克服多層施工的諸多不便，大大縮短施工周期；
　　（3）對濕度溫度不敏感。由于聚脲化學的反應(yīng)速度比木快得多、在實際施工時不受環(huán)境濕度的影響。此外、該技術(shù)可在—28℃的寒冷環(huán)境下施工且正常固化，適應(yīng)性極強；
　　（4）100％固含量，不含有機揮發(fā)物，無毒害作用，符合環(huán)保要求；
　　（5）原形再現(xiàn)性好、無接縫、美觀實用；
　　（6）耐候性好、耐紫外線、耐冷熱沖擊、耐風霜雨雪，在戶外長期使用不粉化、不開裂、不脫落；
　　（7）附著力好，即使是凝膠時間只有3s的快體系，在鋼、鋁、混凝土等各類常見底材上也具有優(yōu)良附著力；
　　（8）具有良好的熱穩(wěn)定性，可在150℃下長期使用，可承受350℃的短時熱沖擊。
　　SPUA技術(shù)將聚脲的優(yōu)異性能和快速噴涂、現(xiàn)場固化的施工技術(shù)有機地結(jié)合在一起，使其在工程應(yīng)用中顯示出無可比擬的優(yōu)越性。眾所周知，通用的聚氨酯、環(huán)氧或不飽和聚酯涂料必須進行多道施工，而且施工間隔長達12h～24h，效率極低。SPUA技術(shù)則不同，由于其快速的固化反應(yīng)，層間施工間隔只需幾分鐘，2h～3h即可投入使用。該技術(shù)還有一個顯著特點就是100％固含量，只要正確使用，無論是施工期間，還是材料投入使用后，涂層均不產(chǎn)生有害物質(zhì)和刺激性氣味，對環(huán)境保護極為有益，屬新型環(huán)境友好型材料。SPUA材料可以完全或部分替代傳統(tǒng)的聚氨酯、聚氨酯/聚脲、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯以及聚烯烴類化合物。近海及各類海岸設(shè)施長期處于惡劣的海洋環(huán)境腐蝕之中，對配套的保護材料要求很高。而SPUA材料具有很好的耐鹽霧、耐海水、耐大氣老化性能，加之施工速度快，因此可廣泛用于海洋防腐領(lǐng)域。
　　4.3使用耐腐蝕鋼筋
　　采用耐腐蝕鋼筋對混入型和滲入型氯離子的防護都是很有效的。從效果和經(jīng)濟綜合考慮，目前的研究和應(yīng)用熱點是環(huán)氧涂層鋼筋，因為環(huán)氧涂層鋼筋是在嚴格控制的鋼廠流水線上涂覆的，一般可以保證涂層高質(zhì)量，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經(jīng)大量侵入混凝土，它還是可以長期保護鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕。
　　4.4鋼筋阻銹劑
　　鋼筋阻銹劑通過影響鋼筋和電介質(zhì)之間的電化學反應(yīng)，可以有效地阻止鋼筋腐蝕發(fā)生，因為阻銹劑的作用可以自發(fā)地在鋼筋表面上形成，只要有致鈍環(huán)境，即使鈍化膜破壞也可以自行再生，自動維持，這不僅優(yōu)于任何人為涂層，而且經(jīng)濟、簡便。
　　實踐證明，拌制混凝土時摻加阻銹劑也是預(yù)防惡劣環(huán)境中鋼筋腐蝕的一種經(jīng)濟有效的補充措施，亞硝酸鹽是近二十年來已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用的鋼筋阻銹劑。
　　5結(jié)論
　　混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕破壞己成為影響耐久性最主要原因之一，給國民經(jīng)濟帶來了巨大損失，必須充分認識到防腐工作的重要性。混凝土侵蝕破壞是多種因素綜合作用的結(jié)果。既有混凝土內(nèi)部缺陷及材料性質(zhì)的因素，也是一個和環(huán)境相互作用的過程。應(yīng)綜合考慮多方面的因素的協(xié)同效應(yīng)，特別要注意的是氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕。通過提高混凝土密實度，減小水膠比，添加外加劑，摻高爐礦渣、粉煤灰、硅灰等，嚴格控制施工質(zhì)量，綜合考慮經(jīng)濟、安全因素，增強混凝土結(jié)構(gòu)的抗侵蝕能力。
　　
　　參考文獻：
　　[1]洪定海．混凝土中鋼筋的腐蝕與保護，第1版．北京：中國鐵道出版社，1998，1～8
　　[2]洪乃豐．混凝土中鋼筋腐蝕與防護技術(shù)（1）——鋼筋腐蝕危害與對混凝土的破壞作用．工業(yè)建筑，1999（8）：8～11
　　[3]向曉峰，郭志昆．海工混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護混．混凝土，2004（2）：17～21
　　[4]洪乃豐，混凝土中鋼筋腐蝕與防護技術(shù)（3）——鋼筋腐蝕危害與對混凝土的破壞作用．工業(yè)建筑，1999（10）：7～9
　　[5]謝祥明，林建偉．鋼筋混凝土抗海水中氯離于腐蝕的試驗研究．混凝土，2002（12）：27～29
　　[7]胡力平．日本韓國海工高性能混凝土研究及發(fā)展趨勢．中國港灣建設(shè)，2002（3）：1～3
　　[8]黃微波．噴涂聚脲彈性體技術(shù)在我國的發(fā)展．涂料工業(yè)，2000（6），Vol.14，No.12：33～35
　　[9]王寶柱．噴涂聚脲彈性體技術(shù)的應(yīng)用．聚氨酯工業(yè)，2000（4），Vol.15，No.2：5～8