浅淡恒温环境外加剂混凝土中钢筋锈蚀的原因分析

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摘要：分析某工程在竣工后不足5年、恒温环境使用、掺加外加剂的混凝土结构中钢筋锈蚀的原因，探讨混凝土结构的设计据、混凝土组成材料、氯离子含量的限值、混凝土结构的施工质量及使用环境等对钢筋锈蚀产生的影响，强调应实施混凝土的耐久性设计、控制原材料质量、施工质量、混凝土结构的防护质量等全过程质量控制。

1 工程概况

某大型公共建筑，地上4层，地下1层，框架结构，基础为桩基，抗震设防烈度为7度：混凝土构件设计强度等级：-6．5~17m的柱为C40，梁、板为C30。兴建于1995年，竣工于1998年，室内要求恒温21℃。5年后，发现2层部分框架柱外贴石材出现纵向裂缝，敲击有空鼓声，观察发现裂缝有发展趋势。将柱装饰石材和装饰用混凝土层局部剔除后，发现柱混凝土沿钢筋方向开裂，混凝土保护层疏松、酥裂，敲击有空鼓声，局部剥离混凝土保护层，发现柱内一些钢筋锈蚀严重。

在对该建筑2层检测时混凝土构件中，发现柱内钢筋锈蚀程度不同；对2层吊顶内混凝土构件抽查，发现个别梁底由于混凝土保护层厚度较薄，亦出现沿纵筋方向的裂缝，但裂缝很小；混凝土板露筋处，钢筋亦有锈蚀现象。

2 检测结果与分析

经取样按照现行规范实测混凝土柱中混凝土Cl-含量为0.04%~0.46%，SO42-含量为0.30%~1.00%，柱混凝土实际强度在C25左右；混凝土柱、梁、板保护层大多不符合GB 50010—2002规范要求，Cl-含量大部分超过限值。

Cl-引起混凝土中钢筋锈蚀，需要同时具备3个条件：一是混凝土中钢筋周围的C1-积聚达到一定临界值，即足以引起钢筋表面钝化膜破坏时，钢筋才有可能产生锈蚀；二是渗入氧气；三是要有水分存在。具备这些条件时，C1-导致钢筋锈蚀的电化学过程便可形成。对于2层的混凝土构件，由于处于冬季施工，使用现场搅拌、掺有防冻剂的混凝土料浇筑：柱的混凝土强度等级偏低，密实度较差，混凝土保护层不足，之后，为粘贴装饰石材，在柱四周又浇筑了1层混凝土，现场发现该部分混凝土的质量更差。柱混凝土中防冻剂含有氯盐，存在一定的氧气通路，装饰石材后，在恒温21℃的室内环境，柱混凝土中水分蒸发缓慢，其中钢筋锈蚀、混凝土沿钢筋方向出现裂缝也必然形成。吊顶内的柱端、梁、楼板未加装饰的钢筋锈蚀现象较轻，其原因是相对裹有装饰层的混凝土柱，这些部位的水分蒸发要快得多。

对于存在的SO42-，它可以和混凝土中的氢氧化钙发生反应，生成石膏，其在混凝土孔隙中结晶并产生体积膨胀，使混凝土破坏：另外，石膏与其牛的水化铝酸钙起作用，生成含有大量结晶水的水化硫铝酸钙(即钙矾石)，其体积可增大至原有水化铝酸钙体积的2．5倍左右，这种结晶膨胀具有非常严重的破坏作用。硫酸盐类的侵蚀取决于水中SO42-的浓度，但是也与水中Cl—的含量有关，C1—可以提高水化硫铝酸钙的溶解度，阻止钙矾石晶体的生成与长大，以至减轻结晶膨胀破坏作用。

上述分析表明，2层柱裂缝主要是由于柱内钢筋锈蚀引起，引起钢筋锈蚀的主要原因是由于2层柱混凝土中C1-含量过高。