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氯离子对混凝土结构的侵蚀 文：张洪滨 第一节：氯离子对混凝土结构的侵蚀 混凝土受到破坏的原因，按重要性递减顺序排列，依次是钢筋锈蚀、冻害、物理化学作 用。而氯离子是造成钢筋锈蚀的主要原因。 在自然环境中，氯离子是广泛存在的。包括： 1，氯离子存在于混凝土原材料中，如含氯化物的减水剂，掺入的矿渣可能是用海水淬 冷的，粉煤灰可能是用海水排湿的等等。 2，海洋是氯离子的主要来源，不仅海水中含有大约3%的氯化物，海风、海雾、海沙中 也含有氯离子。海水、海风和海雾中的氯离子和不合理地使用海沙，是影响混凝土结构耐久 性的主要原因之一。 3 ，道路化冰盐因为性能好，价格便宜，因此在道路上广泛使用，这就使得氯离子能渗 透到混凝土之中，引起钢筋锈蚀。 4 ，盐湖和盐碱地也是氯离子的一个重要来源。 5 ，工业环境十分复杂，就腐蚀介质而言有酸、碱、盐等，其中以氯离子、氯气和氯化 氢等为主的腐蚀环境不在少数，处在此类环境中的混凝土结构的腐蚀破坏往往是非常迅速而 又严重的。 6、火不仅可以直接降低钢筋混凝土结构的强度与可用性，而且由于热分解有机化合物， 还有促进钢筋锈蚀的间接作用。含氯很高的聚氯乙烯在80—90 度下会分解放出气态的氯化 氢，到300 度时，几乎完全分解释放出大量氯离子，遇水溶解，形成 PH 值低到 1 的盐酸。 这种酸最后在构件表面冷却凝结，渗入混凝土中，就会引起钢筋锈蚀。因此，火灾后混凝土 构件常为氯化物所危害。 第二节：氯离子侵入混凝土的途径 氯离子进入混凝土中通常有两种途径： 第一是“混入”，如使用含氯离子的外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环 境中拌制浇筑混凝土等。氯化物分水溶性和酸溶性两种，作为外加剂加入混凝土的氯化物一 般都是水溶性的，而骨料中含有的氯化物大多都是酸溶性的。水溶性氯化物的危害大于酸溶 性氯化物，因为它们可以直接腐蚀钢筋。“混入”现象大都是施工管理问题。 第二是“渗入”，环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷渗入到混凝土中并到达 钢筋表面。 “渗入”现象是综合性技术问题，与混凝土材料多孔性、密实性、工程质量、 钢筋表面混凝土层厚度等多种因素有关，是需要重点讨论的。 一、氯离子渗透 混凝土与含有氯化物的环境接触，如海水或化冰盐等，氯离子就有可能渗透到混凝土结 构内部去。 氯离子的渗透始于混凝土结构表面，然后逐渐向结构内部发展。渗透速度取决于以下因 素： 1. 与混凝土接触的氯化物的浓度； 2. 混凝土的渗透性； 3. 环境的潮湿度； 当有潮气和氧气存在时，沉淀在混凝土内钢筋表面的氯化物就会引起钢筋锈蚀，锈蚀层 不断地增加，其产生的张力就会使混凝土结构开裂和分层。 由于自然引力或交通负荷的作用，已经分层的混凝土结构就会发生破碎。而开裂和分层 反过来又会加剧钢筋的锈蚀，结构深处的钢筋也发生锈蚀，因为这时氯化物、氧气和潮气更 容易进入到混凝土结构内。 与其他导致钢筋锈蚀的因素相比，氯化物引起钢筋锈蚀的浓度阀值受混凝土pH 值的影 响最大。研究发现，当混凝土的pH 值为13.2 时，氯离子浓度为8000ppm 时，钢筋才开始 发生锈蚀；而当混凝土的pH 值为11.6 时，氯离子浓度仅为71ppm 时，钢筋就已经开始锈 蚀了。 二、裂缝与氯化物 混凝土结构上的裂缝和各类缝隙可以使环境中的腐蚀性化学物质，如化冰盐等渗透到结 构内部并接近钢筋。如果有氯离子存在，即使混凝土结构的碱性仍然很强，钢筋也会发生锈 蚀。在锈蚀过程中，氯离子起的是一种催化剂的作用，它并不直接参与锈蚀反应，因此在反 应过程中，氯离子不会被消耗，而是长期保留在混凝土结构中，继续起破坏作用。 第三节：氯离子对钢筋锈蚀的机理 1，破坏钝化膜 水泥水化的高碱性使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜。该钝化膜中含有 Si-O 键，它对钢筋有很强的保护能力。然而该钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的，当PH 值 小于11.5 时，就开始不稳定，但PH 值小于9.88 时，已经生成的钝化膜逐渐被破坏，新的 钝化膜也很难生成。氯离子是一种很强的去钝化剂，当进入混凝土到达钢筋表面吸附于局部 钝化膜处是，可使该处的PH 值迅速降低到4 以下，从而破坏钝化膜。 2，形成腐蚀电池 如果在大面积钢筋表面上具有高浓度氯离子，则其所引起的腐蚀可能是均匀的腐蚀。但 是在不均质的