混凝土耐久性浅谈本科学位论文.docx

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混凝土耐久性浅谈本科学位论文

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本科生毕业论文（设计）

原创优秀论文

题目：

混凝土耐久性浅谈

学习中心：

层次：

专科起点本科

专业：

土木工程

年级：

季

学号：

学生：

完成日期：

2011年9月9日

内容摘要

混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。

通过对国内外钢筋混凝土工程耐久性现状的介绍，从混凝土的碳化、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、混凝土碱集料反应、钢筋锈蚀等方面论述了影响混凝土结构耐久性的因素及其对混凝土的破坏机理，并针对性地提出了预防的措施。

关键词：

混凝土；耐久性；抗冻性；渗透性

目录

内容摘要I

引言1

1绪论2

1.1混凝土耐久性问题的提出2

1.2混凝土耐久性的概念[3]2

2混凝土耐久性问题的分析4

2.1混凝土冻融破坏4

2.1.1破坏原因4

2.1.2影响因素5

2.2混凝土渗透破坏5

2.2.1破坏原因5

2.2.2影响因素6

2.3碱骨料反应7

2.3.1破坏原因7

2.3.2影响因素7

2.4混凝土的碳化8

2.4.1破坏原因8

2.4.2影响因素9

2.5钢筋锈蚀[4]9

2.5.1破坏原因10

2.5.2影响因素11

2.6侵蚀性介质的腐蚀12

2.6.1产生原因12

2.6.2影响因素12

3提高混凝土耐久性的措施14

3.1防止混凝土的冻融破坏14

3.2增强混凝土的抗渗性14

3.3避免或减轻碱骨料反应14

3.4提高混凝土抗碳化能力14

3.5钢筋锈蚀的预防[7]15

3.6预防侵蚀性介质的腐蚀15

4结论与展望16

参考文献18

引言

混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。

一些发达国家的基础工程使用了三四十年后，纷纷进入老化期。

人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象【1】，如混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。

我国七十年代后期建造的基础工程亦发现有严重的开裂现象。

因而混凝土结构的耐久性问题已成为工程师们不容忽视的一个问题。

混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能[2]。

结构耐久性问题主要表现为：

混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。

从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。

下面通过对混凝土耐久性问题的分析和提高耐久性的措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。

1绪论

1.1混凝土耐久性问题的提出

长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一，在近百年的发展中，其强度不断提高。

但是，在提高强度的同时，混凝土结构的耐久性问题也愈来愈被人们所关注。

人们一直以为混凝土是非常耐久的材料，直到20世纪70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。

美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后20-30年，甚至在更短的时期内就出现劣化。

我国建设部的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15-20年。

民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30-40年。

桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。

海港码头一般使用10年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。

当前，我国的基础设施建设工程规模宏大，投入资金每年高达2万亿元人民币以上，约30-50年后，这些工程将进入维修期，所需的维修费或重建费用将更为巨大。

有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年，由于忽视耐久性问题，迎接我们的还会有“大修”20年的高潮，这个高潮可能不用很久就将到来，其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。

因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。

1.2混凝土耐久性的概念[3]

混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。

混凝土工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。

混凝土耐久性主要包括以下几方面：

一是抗渗性。

即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。

抗渗性对混凝土的耐久性起着重要的作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冷时水的移动。

二是抗冻性。

混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。

在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。

三是抗侵蚀性。

混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。

一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。

2混凝土耐久性问题的分析

混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。

即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱-集料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等[3、4]。

下面作具体分析。

2.1混凝土冻融破坏

混凝土冻融破坏，是由于混凝土中的水受冻结冰后体积膨胀，在混凝土内部产生应力，由于反复作用或内应力超过混凝土抵抗强度致使混凝土破坏。

结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。

混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。

2.1.1破坏原因

混凝土的抗冻性是混凝土受到物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）后反映混凝土耐久性的重要指标之一。

对混凝土的抗冻性不能单纯理解为抵抗冻融的性质，不仅在严寒地区混凝土建筑物有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落，结构疏松等破坏现象，如浙江省的富春江水电站，湖南省的桃江水库等，都发生过不同程度的冻融破坏，所以对混凝土的冻融破坏的研究显得尤为重要。

对混凝土冻融破坏的机理，目前的认识尚不完全一致，按照公认程度较高的，由美国学者T.C.Powerse提出的膨胀压和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。

其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中迁移和重分布引起的渗管压。

由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中的水的冰点随着孔径的减小而降低。

当胶凝孔水形成冰核的温度在-78℃ 以下时，由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。

另外胶凝不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。

2.1.2影响因素

混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。

孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。

影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，还包括:

混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。

混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。

在拌制混凝土时，为了得到必要的和易性，加入的拌和用水总要多于水泥的水化水，这部分多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔，并占有一定的体积，另外，还有一些水泥水化后形成的胶凝孔。

这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素，因为水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀，引起混凝土内部结构的破坏。

当混凝土处于饱水状态时，毛细孔中的水结冰，胶凝孔中的水处于过冷状态，这样使得胶凝孔中的水向毛细孔中冰的界面处渗透，于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。

此外，胶凝孔向毛细孔渗透的结果必然使毛细孔中冰的体积进一步膨胀。

2.2混凝土渗透破坏

混凝土的抗渗性【6】，指混凝土抵抗压力水渗透的能力。

它是指气体、液体或者离子受压力、化学式或电场作用，在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。

混凝土材料的腐蚀大多是在有水及有害离子侵入得条件下产生的，混凝土的耐久性跟渗透性有着密切的关系，渗透破坏直接导致了混凝土碳化、冻融破坏、钢筋腐蚀、化学侵蚀等混凝土耐久性问题的产生，最终致使结构力下降甚至结构受到破坏。

2.2.1破坏原因

混凝土的渗透性是其微观结构决定的，如混凝土的空隙率、孔径分布，以及骨料组成等。

混凝土的毛细孔越大，其强度越低，渗透性也越大。

普通混凝土的界面区疏松多孔，界面区Ca（OH）2富集并取向生长，往往成为各中有害介质入侵的通道。

因此对渗透性的影响较大。

混凝土是一种多相非均质材料，从微观上看是多孔结构，水通过这些空隙在混凝土中渗透。

混凝土表面接触到水时，会有两种力促使水分向混凝土内部渗入压力差和毛细孔压力。

随着混凝土表面水分渗入，毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降，当水达到混凝土的另一侧渗出。

若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土的另一侧渗出。

弱压力差小于孔壁摩擦阻力毛细阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水的蒸发速度。

水在多孔材料中运动可分为七个阶段：

第一阶段，水分通过吸附和表面扩散进入材料的空隙；第二阶段，水在孔壁上形成吸附层，水分通过蒸汽扩散深入材料空隙内部；第三阶段，随着相对湿度的增加，空气开始在孔中冷凝并形成水膜，水膜两侧出现压差，于是促使水膜在孔中渗透；第四阶段，孔部局部水饱和，液体渗透并伴有蒸汽扩散；第五阶段，孔中局部水饱和，液体渗透、流动；第六阶段，孔完全饱和，液体流动，此时符合达西定律；第七阶段，离子扩散，如氯离子扩散，当存在浓度差时，离子扩散最为有效。

由此我们知道混凝土中存在大量的空隙和裂缝是混凝土产生渗透的主要原因。

混凝土的孔结构包括水泥石浆体空隙、集料中的空隙、集料和将题解免检的空隙等，施工不良也会导致部分蜂窝结构。

2.2.2影响因素

影响混凝土渗透性的因素很多。

内部因素是指本身混凝土材料本身材料组成和结构特性，外在因素是混凝土所处的使用环境，混凝土本身所处的材料结构和性能可通过配合比及适当的制作工艺来达到。

外部因素是客观存在的，提高混凝土抗渗性的关键在于减少混凝土堆腐蚀介质易感的组分，提高混凝土本身的致密性，尽可能的减少原生裂缝，并加强混凝土硬化后的体积稳定性。

一是水灰比对混凝土渗透性的影响。

实际施工中，对于影响性能极大的加水量，往往由于施工人员根据振捣是否方便而定，为了加快施工和避免出现蜂窝空洞等缺陷，加水量常常过多，过多超量的水在混凝土内留下了孔隙，从而大大降低了混凝土的密实性，使混凝土容易受有害气体和液体的侵蚀和渗透，这是水灰比影响耐久性的主要原因。

二是掺合料对混凝土渗透性的影响。

掺合料（火山灰、粉煤灰、矿渣）能显著降低混凝土的渗透性，这是由于浆体结构得到了改善，水灰产物填充空隙，毛细空隙率降低，孔径细化，孔的连通性被阻断，从而渗透性降低。

三是孔结构。

可以说绝大部分影响混凝土强度的因素都影响混凝土的渗透性。

这两者之间有一定的联系，但没有必然的联系，因为混凝土的抗渗性与连通的空隙有关，而抗压轻度主要是受总的空隙率控制的。

2.3碱骨料反应

碱骨料反应也叫碱硅反应，是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。

碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的，因为碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现。

碱骨料反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隐患。

许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝，桥梁，海堤和学校，造成巨大损失，国内工程中也有碱-集料反应损害的类似报道，一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。

2.3.1破坏原因

水泥中95%以上的主要成分是CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，另外含有少量的其他氧化物MgO，SO3，K2O，Na2O等,这些氧化物主要是生产过程中反应不够充分而残留在水泥中的,其成分与含量跟水泥生产的原材料和工艺水平有关。

Na2O水化后生成NaOH，K2O水化后生成KOH，碱骨料反应通常可分为碱硅酸反应、碱碳酸盐反应、碱硅酸盐反应3种类型。

碱硅酸反应是指混凝土中碱与骨料中微晶或无定形硅酸发生反应，生成碱硅酸类。

碱碳酸盐反应是指混凝土中的碱与具有特定结构的粘土质细粒白云质石灰岩或粘土质细粒白云岩骨料发生下列反应，进行所谓的去（脱）白云化作用。

碱硅酸盐反应是指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应，使层状硅酸盐层间间距增大，骨料发生膨胀，致使混凝土膨胀开裂。

混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀，开裂，甚至破坏。

2.3.2影响因素

（1）混凝土中的碱含量

混凝土中的碱含量越大，混凝土发生碱骨料反应的可能性越大，引起的破坏越严重。

（2）混凝土的水灰比

在通常的水灰比范围内，随着水灰比减少混凝土碱骨料反应的膨胀量有增大趋势，水灰比为0.4时膨胀量为最大。

（3）骨料的特性

骨料中的活性成分越多，混凝土中的碱骨料反应膨胀量越大。

骨料的粒径过大或过小都使反应膨胀量减小，中间粒度的骨料引起的反应膨胀量最大。

骨料的空隙较大时也能缓解碱骨料的膨胀压力。

（4）混凝土的孔隙率

混凝土的孔隙率也能缓解反应膨胀压力，因此，加入引气剂也能缓解碱骨料反应的压力。

（5）环境温湿度的影响

①混凝土中的碱骨料反应离不开水。

因此环境湿度对其有明显影响。

虽然说在低湿度条件下混凝土空隙中的碱溶液浓度增大，会促进碱骨料反应但是如果环境湿度度低于80%时外界不能供给混凝土水分混凝土内部就不可能发生物体吸水膨胀的物理反应。

②环境温度对混凝土碱性骨料的反应也有影响，在高温下混凝土碱骨料反应加快，在混凝土未凝结之前已完成膨胀，混凝土的塑性变形吸收了膨胀压力。

2.4混凝土的碳化

混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。

空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：

Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3＋H2O。

水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为钝化膜。

碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。

可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

2.4.1破坏原因

拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5～13.5.空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2进行中和反应。

反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。

该反应式为：

Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.5～9.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。

确切地说，碳化应称为碳酸盐化。

另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。

混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。

碳化后的混凝土质地疏松，强度降低。

2.4.2影响因素

首先影响较大的是水泥品种，因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同；其次，影响混凝土碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎终止，所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因；再次，在渗透水经过的混凝土时，石灰的溶出速度还将决定于水中是否存在影响Ca（OH）2溶解度的物质，如水中含有NaSO4及少量Mg2+时，石灰的溶解度就会增加，如水中含有Ca（HCO）3的Mg（HCO）3对抵抗溶出侵蚀则十分有利。

因为它们在混凝土表面形成一种碳化保护层；另外，混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。

2.5钢筋锈蚀[4]

钢筋锈蚀就是钢筋放在潮湿的空气中发生氧化反应而锈蚀，在这种情况下，适当的锈蚀是有利的，可以增大与混凝土的粘结力。

另一种情况，如果已经浇筑到构件里，因为构件的混凝土保护层破损或脱落而露出钢筋导致钢筋锈蚀，这是一种结构损伤，会严重影响结构的使用寿命，应采取加固修补措施，防止钢筋外漏。

混凝土中水泥水化后，在钢筋表面形成一层致密的钝化膜，因此在正常情况下钢筋不会锈蚀；但钝化膜一旦破坏，在有足够水和氧气条件下会产生电化学腐蚀。

混凝土中钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，同时向周围混凝土孔隙中扩散。

钢筋锈蚀，一方面会使钢筋有效截面减小，另一方面，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落，钢筋和混凝土之间的粘结作用下降，破坏他们共同作用的基础，从而严重影响混凝土结构物的安全性和正常使用性能。

2.5.1破坏原因

钢筋的腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀两种，钢筋在混凝土结构中的锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的腐蚀，属湿腐蚀。

这种腐蚀属电化学腐蚀，钢筋的锈蚀过程是一个电化学反应过程。

钢筋锈蚀过程可表示为：

Fe→Fe2+＋2e－阳极反应

1/2O2＋H2O＋2e－→2OH－阴极反应

将上述两个反应式综合起来得：

Fe＋1/2O2＋H2O→Fe（OH）2

Fe（OH）2+1/2H2O+1/4O2→Fe（OH）3

即反应的结果是阳极生成了氧化物，在O2及H2O共同存在的条件下，由于上述电化学反应使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水，从而逐渐被腐蚀，在钢筋表面形成红铁锈，体积膨胀数倍，引起混凝土结构开裂。

由于混凝土浆体的pH值很高，钝化可保护钢筋不锈蚀，但当pH值改变时，金属自身的氧化还原本质会使钢筋发生锈蚀。

当pH值为9.5～12.5时，金属表面存在一层氧化铁或氢氧化铁膜，钢筋不容易发生锈蚀。

水泥水化时很快便在金属上形成了钝化膜，随着水化的缓慢进行，该保护膜的厚度逐渐变大，一般为10－3～10－1μm。

通过阴极测量，发现该层钝化膜确实存在，但对于保护膜的形成条件、化学和矿物组成仍不确定，很可能该层保护膜中存在着多个相。

钢筋的去钝过程是由于在钝化膜表面形成的一层非离子层中含有Fe2+和Fe3+，即使pH值很高（12～13），氯离子的浓度很低，铁的可溶性也会增大，这种复杂的迁移过程降低了钝化膜的稳定性。

通常规定混凝土中氯离子浓度应不得高于0.2%，由于该值缺乏理论依据，一些学者提出了Cl-和OH-的比值限定值：

Cl－/OH-高于0.6时，可能发生钢筋锈蚀。

可以看出，必须根据水泥浆中的碱含量来确定氯离子的限值，但由于集料中含有一定数量的碱，且铝相使氯离子的迁移不定，使问题更加复杂化。

钢筋锈蚀使混凝土的强度降低，当铁锈的厚度超过0.1mm时，就会引起混凝土表面开裂。

可以通过对混凝土中的钢筋进行半电池电极测试来确定钢筋是否锈蚀，当电场值低于-0.35V时，即认为钢筋已发生了锈蚀。

若有疑问，可以通过测量极化电阻来确定钢筋的锈蚀速率。

总的来说，阳极反应使混凝土中的氧气降低，产生浓度梯度，氧气从混凝土表面扩散进来，其扩散速率决定着钢筋的锈蚀速率。

然而，当氯离子的含量很高时，锈蚀速率也可能会高于氧气的扩散速率。

由于钢筋在混凝土中的锈蚀导致电化学反应，因而其锈蚀速度与锈蚀量均可用电量来表示。

通常当腐蚀电流密度为100μA/cm2时，其锈蚀速度约为1mm/a。

2.5.2影响因素

混凝土结构中，钢筋受到周围混凝土的保护，一般并不被腐蚀，只有在一定条件下才产生锈蚀。

（1）混凝土碳化造成钢筋锈蚀

正常情况下，空气中的二氧化碳气体在混凝土表面逐渐被氢氧化钙吸收，形成碳酸钙，这种现象称为混凝土碳化，碳化的速度除与二氧化碳的浓度有关外，还取决于相对湿度及混凝土的密实度等。

一般状态下，由于水泥的水化作用，混凝土内的pH值为12～13，在此环境下，钢筋周围形成一种保护膜，即钝化膜，可保护钢筋不被锈蚀；当pH值小于9时，该钝化膜即遭破坏。

只有在混凝土内碱度降低，也就是说碳化深度达到或超过钢筋保护层时，钢筋表面的钝化膜被破坏，钢筋才开始锈蚀。

（2）与环境湿度密切相关

在十分潮湿的环境中，即相对湿度接近100％时，混凝土孔隙中充满水分，二氧化碳气体不容易透入，难以造成钢筋锈蚀。

当相对湿度低于60％时，在钢筋表面难以形成水膜，钢筋几乎不生锈。

而当空气相对湿度在80％左右时，有利于碳化作用，混凝土中钢筋就容易被锈蚀。

（3）混凝土振捣不密实或存在裂缝造成钢筋锈蚀

混凝土水灰比过大，水泥用量过少，混凝土振捣不密实及养护不到位，或在混凝土浇筑过程中产生露筋、蜂窝、麻面等，会使混凝土孔隙过大或存在裂缝，便于空气中的水和二氧化碳气体侵入，引起钢筋锈蚀。

（4）混凝土内掺加氯盐造成钢筋锈蚀

氯盐在提高混凝土的早期强度和防冻方面是很有效的，但如果掺量过多，过量的氯离子会破坏钢筋表面的钝化膜，从而导致钢筋锈蚀。

故规范规定一般混凝土结构中氯盐掺量不得超过水泥重量的l％。

（5）侵蚀性气体的侵入造成钢筋锈蚀

当空气中含有工业废气，如氯化氢和氯等酸性气体，将同样被混凝土吸收而与氢氧化钙结合，造成混凝土碱度迅速下降，使钢筋遭受锈蚀。

2.6侵蚀性介质的腐蚀

在一些侵蚀性介质（包括酸、碱、硫酸盐、压力流动水等）中的混凝土，可能遭受化学侵蚀而破坏。

当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学，物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。

2.6.1产生原因

常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。

淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏；研究表明，当水泥石中的氧化钙溶出5%时，强