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摘 要：现今，钢筋混凝土应用越来越广泛，钢筋在使用中的腐蚀问题严重，文章以试验的方式研究了钢筋的腐蚀问题。
关键词：氯盐溶液；氯离子；渗透能力；腐蚀
中图分类号：TU528.33 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）33－0032－02
1 前言
钢筋混凝土已成为人类社会中不可缺少的一部分，随着钢筋混凝土应用范围的推广，钢筋在使用环境中腐蚀失效的问题已越来越不容忽视了。
混凝土的四大破坏形式为：冻融循环破坏、碳化侵蚀、氯化物侵蚀、碱－集料反应破坏。在整个世界范围内，混凝土发生破坏的最主要原因之一就是钢筋锈蚀，钢筋锈蚀危害之大已远远超乎人的意料。氯盐是最能促进钢筋去钝化的物质，混凝土中氯盐的进入方式有两种：一是混凝土原材料自身带进拌合物中；二是混凝土硬化后氯盐渗入到硬化混凝土中。
因此，研究氯离子在混凝土中的渗透程度及钢筋锈蚀程度对钢筋混凝土工程的耐久性有重要的意义。
2 试验研究的方法和采用的原材料
2.1 氯盐溶液中氯离子渗透能力
混凝土材料具有孔隙结构，外界中的氯离子可以通过孔隙进入，一旦积累到一定程度时，混凝土中的钢筋就开始锈蚀。
不同强度等级的混凝土密实度不同，氯离子通过空隙侵入混凝土的速率也不同。将成形后的试块（100 mm×100 mm×400 mm）浸泡在天然海水、氯离子浓度为3%的盐水及氯离子浓度为5%的盐水中，并模拟海水干湿循环；将试块的5个表面用蜡密封起来，只留100 mm×100 mm的表面，研究28 d龄期距离混凝土表面不同深度氯离子渗透情况。在高浓度的氯盐浸泡液中，混凝土拌合物中氯离子量相对较少，可忽略不计。
2.2 混凝土中钢筋锈蚀研究
混凝土结构使用若干年以后，很多构件的钢筋都会出现不同程度的腐蚀，导致钢筋锈蚀的影响因素可分为两类：①外因，即周围环境对结构有不良作用的介质（气体、液体、固体），周期性的冷热交替作用，冻融循环作用等；②内因，即混凝土的密实度，混凝土的液相组成。本实验主要将不同强度等级的混凝土放在标准养护室中养护，研究钢筋的锈蚀程度。将表面光亮的钢筋埋在混凝土试块中（100 mm×100 mm×100 mm），然后放置在标准养护室中，到达不同龄期后将钢筋取出，观测钢筋表面的锈蚀情况。
2.3 试验的原材料
试验的原材料有：①水泥：华润425#普通硅酸盐水泥（R）型，各项指标均符合要求。②砂：惠州中砂（细度模数2.67，密度2.63 g/cm3）。③石：5～25 mm碎石（深圳市蛇口石场，密度2.73 g/cm3）。④掺合料：粉煤灰（深圳妈湾电厂Ⅱ级）、矿渣粉（广西柳州S95型）、硅粉。⑤外加剂：高效减水剂（深圳市禹克防水建材有限公司，各项指标均满足GB8076－2008），含固量为20.02%。
3 混凝土的配合比设计
3.1 配合比的设计特点
混凝土强度等级不同，氯离子渗透速率也不同，故设计不同强度的混凝土配合比，如等级为C20、C30、C40混凝土配合比，水胶比依次为0.6、0.5、0.4。外加剂掺量分别为：3.6%、3.8%、3.6%，掺合料为粉煤灰、矿渣粉及硅粉，掺合料取代之后要确保混凝土强度，故调整了部分水泥用量。
3.2 混凝土配合比情况表
4 试验结果与分析
4.1 混凝土中氯离子含量
蜡封之后的试件浸泡在氯盐溶液中，模拟海水干湿循环状态；到达28 d龄期后，从距离未封蜡表面1.5 cm和3.0 cm处进行切割，然后测试不同深度混凝土中氯离子含量。
由表2可见，混凝土抗氯离子渗透主要与混凝土的强度有关，强度等级越低，氯离子的渗透能力越强。从切割的深度来看，深度越深，氯离子渗透能力越弱。
4.2 混凝土中的氯离子对钢筋的锈蚀情况分析
（1）当到达28 d龄期时，试件破碎后取出预埋件，所有预埋件表面光亮，无任何锈迹。
（2）当到达730 d龄期时，破碎后预埋件基本无锈迹的混凝土编号为B2和B3。
锈迹较严重的是编号为C1和D1，照片分别如下：
从图1可以看出配合比掺加了粉煤灰的混凝土对钢筋基本无锈蚀，配合比掺加了矿渣粉和粉煤灰的混凝土中钢筋锈蚀严重。
在混凝土中掺入高品质的粉煤灰，可提高混凝土的流动性，同时也能够提高后期强度和密实度。锈蚀的主要原因是矿渣粉的存在使得孔结构更粗放和开放，外界水分也就更容易进入了，从而加快了钢筋锈蚀。
5 结束语
（1）深圳天然海水和氯离子浓度为3%的盐水对不同混凝土的氯离子渗透程度基本相似，当浓度较低时，混凝土受氯离子的渗透程度要小一些。在大自然中，海水的浓度一般难以改变，只有从混凝土的配合比进行研究，提高抗氯离子渗透能力，减少钢筋锈蚀作用，这样才能提高混凝土的使用寿命。
（2）距离混凝土表面深度越深，氯离子的渗透程度越弱，钢筋也越不容易生锈，这样混凝土就越不容易遭受氯化物侵蚀破坏。因此，海工混凝土的钢筋保护层厚度直接影响混凝土的使用寿命。
综上所述，外界中氯离子对混凝土的耐久性影响很大。混凝土中的氯离子的腐蚀是一个长期、缓慢的过程，氯离子的浓度累积到一定程度后钢筋的锈蚀速度加快，最后产生裂缝并导致破坏。因此，要想延长混凝土的使用寿命，必须严格控制混凝土拌合物中氯离子含量，尽量减少混凝土结构与氯盐溶液接触。
参考文献
1 混凝土外加剂匀质性试验方法（GB8077－2000）
2 建筑结构检测技术标准（GB/T50344－2004）
3 水运工程混凝土试验规程（JTJ270－98）
4 王媛俐、姚燕.重点工程混凝土耐久性的研究与工程应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2001
Research on the Penetration Ability of Chloride Ions in Chloride
Salt Solution and Chloride Ions’ Corrosion on Reinforcement
Chen Rongtao
Abstract: Nowadays, the reinforced concrete is more and more widely applied, and the reinforcement’s corrosion problems in the use are seriously. The article studies the reinforcement’s corrosion in testing way.
Key words: chloride salt solution; chloride ions; penetration ability; corrosion
关键词：氯盐溶液；氯离子；渗透能力；腐蚀
中图分类号：TU528.33 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）33－0032－02
1 前言
钢筋混凝土已成为人类社会中不可缺少的一部分，随着钢筋混凝土应用范围的推广，钢筋在使用环境中腐蚀失效的问题已越来越不容忽视了。
混凝土的四大破坏形式为：冻融循环破坏、碳化侵蚀、氯化物侵蚀、碱－集料反应破坏。在整个世界范围内，混凝土发生破坏的最主要原因之一就是钢筋锈蚀，钢筋锈蚀危害之大已远远超乎人的意料。氯盐是最能促进钢筋去钝化的物质，混凝土中氯盐的进入方式有两种：一是混凝土原材料自身带进拌合物中；二是混凝土硬化后氯盐渗入到硬化混凝土中。
因此，研究氯离子在混凝土中的渗透程度及钢筋锈蚀程度对钢筋混凝土工程的耐久性有重要的意义。
2 试验研究的方法和采用的原材料
2.1 氯盐溶液中氯离子渗透能力
混凝土材料具有孔隙结构，外界中的氯离子可以通过孔隙进入，一旦积累到一定程度时，混凝土中的钢筋就开始锈蚀。
不同强度等级的混凝土密实度不同，氯离子通过空隙侵入混凝土的速率也不同。将成形后的试块（100 mm×100 mm×400 mm）浸泡在天然海水、氯离子浓度为3%的盐水及氯离子浓度为5%的盐水中，并模拟海水干湿循环；将试块的5个表面用蜡密封起来，只留100 mm×100 mm的表面，研究28 d龄期距离混凝土表面不同深度氯离子渗透情况。在高浓度的氯盐浸泡液中，混凝土拌合物中氯离子量相对较少，可忽略不计。
2.2 混凝土中钢筋锈蚀研究
混凝土结构使用若干年以后，很多构件的钢筋都会出现不同程度的腐蚀，导致钢筋锈蚀的影响因素可分为两类：①外因，即周围环境对结构有不良作用的介质（气体、液体、固体），周期性的冷热交替作用，冻融循环作用等；②内因，即混凝土的密实度，混凝土的液相组成。本实验主要将不同强度等级的混凝土放在标准养护室中养护，研究钢筋的锈蚀程度。将表面光亮的钢筋埋在混凝土试块中（100 mm×100 mm×100 mm），然后放置在标准养护室中，到达不同龄期后将钢筋取出，观测钢筋表面的锈蚀情况。
2.3 试验的原材料
试验的原材料有：①水泥：华润425#普通硅酸盐水泥（R）型，各项指标均符合要求。②砂：惠州中砂（细度模数2.67，密度2.63 g/cm3）。③石：5～25 mm碎石（深圳市蛇口石场，密度2.73 g/cm3）。④掺合料：粉煤灰（深圳妈湾电厂Ⅱ级）、矿渣粉（广西柳州S95型）、硅粉。⑤外加剂：高效减水剂（深圳市禹克防水建材有限公司，各项指标均满足GB8076－2008），含固量为20.02%。
3 混凝土的配合比设计
3.1 配合比的设计特点
混凝土强度等级不同，氯离子渗透速率也不同，故设计不同强度的混凝土配合比，如等级为C20、C30、C40混凝土配合比，水胶比依次为0.6、0.5、0.4。外加剂掺量分别为：3.6%、3.8%、3.6%，掺合料为粉煤灰、矿渣粉及硅粉，掺合料取代之后要确保混凝土强度，故调整了部分水泥用量。
3.2 混凝土配合比情况表
4 试验结果与分析
4.1 混凝土中氯离子含量
蜡封之后的试件浸泡在氯盐溶液中，模拟海水干湿循环状态；到达28 d龄期后，从距离未封蜡表面1.5 cm和3.0 cm处进行切割，然后测试不同深度混凝土中氯离子含量。
由表2可见，混凝土抗氯离子渗透主要与混凝土的强度有关，强度等级越低，氯离子的渗透能力越强。从切割的深度来看，深度越深，氯离子渗透能力越弱。
4.2 混凝土中的氯离子对钢筋的锈蚀情况分析
（1）当到达28 d龄期时，试件破碎后取出预埋件，所有预埋件表面光亮，无任何锈迹。
（2）当到达730 d龄期时，破碎后预埋件基本无锈迹的混凝土编号为B2和B3。
锈迹较严重的是编号为C1和D1，照片分别如下：
从图1可以看出配合比掺加了粉煤灰的混凝土对钢筋基本无锈蚀，配合比掺加了矿渣粉和粉煤灰的混凝土中钢筋锈蚀严重。
在混凝土中掺入高品质的粉煤灰，可提高混凝土的流动性，同时也能够提高后期强度和密实度。锈蚀的主要原因是矿渣粉的存在使得孔结构更粗放和开放，外界水分也就更容易进入了，从而加快了钢筋锈蚀。
5 结束语
（1）深圳天然海水和氯离子浓度为3%的盐水对不同混凝土的氯离子渗透程度基本相似，当浓度较低时，混凝土受氯离子的渗透程度要小一些。在大自然中，海水的浓度一般难以改变，只有从混凝土的配合比进行研究，提高抗氯离子渗透能力，减少钢筋锈蚀作用，这样才能提高混凝土的使用寿命。
（2）距离混凝土表面深度越深，氯离子的渗透程度越弱，钢筋也越不容易生锈，这样混凝土就越不容易遭受氯化物侵蚀破坏。因此，海工混凝土的钢筋保护层厚度直接影响混凝土的使用寿命。
综上所述，外界中氯离子对混凝土的耐久性影响很大。混凝土中的氯离子的腐蚀是一个长期、缓慢的过程，氯离子的浓度累积到一定程度后钢筋的锈蚀速度加快，最后产生裂缝并导致破坏。因此，要想延长混凝土的使用寿命，必须严格控制混凝土拌合物中氯离子含量，尽量减少混凝土结构与氯盐溶液接触。
参考文献
1 混凝土外加剂匀质性试验方法（GB8077－2000）
2 建筑结构检测技术标准（GB/T50344－2004）
3 水运工程混凝土试验规程（JTJ270－98）
4 王媛俐、姚燕.重点工程混凝土耐久性的研究与工程应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2001
Research on the Penetration Ability of Chloride Ions in Chloride
Salt Solution and Chloride Ions’ Corrosion on Reinforcement
Chen Rongtao
Abstract: Nowadays, the reinforced concrete is more and more widely applied, and the reinforcement’s corrosion problems in the use are seriously. The article studies the reinforcement’s corrosion in testing way.
Key words: chloride salt solution; chloride ions; penetration ability; corrosion