混凝土表面处理与氯离子导致的钢筋锈蚀1

混凝土表面防水处理后的氯离子侵蚀试验表明，防水处理能在混凝土表面形成很好的氯离子隔离层，通过降低水的毛细吸收作用来阻止氯离子侵入，使混凝土中的氯离子含量显著降低。同时，渗透型涂料表面处理又不影响混凝土的内部水分流失，当混凝土内部相对湿度降低至一定程度后，钢筋锈蚀速率会明显降低。

另外，没在抑制钢筋锈蚀方面，据Stratmann、Fliedmer以及Standke的研究表明，渗透型硅烷类涂料不仅能和混凝土基体产生化学结合，还能和钢筋表面产生一定的化学结合作用，如图6.8所示。如果涂料渗透到钢筋表面，与其作用并在表面形成氧化层，从而对钢筋锈蚀有抑制作用。

Vries曾将水灰比为0.5的混凝土试块一面浸渍渗透型防水涂层，之后对其进行了长达52周的盐池干湿循环试验。结果显示，氯离子的渗入降低了20％，并且这一效应对于在室外暴露3年以上混凝土同样能够保持。但是，Vries的研究结果也发现，对于在氯盐作用下已经开始锈蚀的钢筋，渗透型涂料的防水处理并没有明显抑制锈蚀的效果。

Giessler和Standke等人采用了一种渗透型涂料体系ProtcctosilCLT对美国、瑞士等地多项工程的混凝土构件进行了现场试验，并进行了钢筋锈蚀检测，结果表明，由于斥水和阻隔氯离子扩散作用，该涂料有良好的抑制钢筋锈蚀的效果。图6.9是美国宾夕法尼亚洲一车库已被氯离子侵入的部位。在1996年进行该涂料表面防护处理前后的竟敢电流检测结果。可以看出，进行防护处理后钢筋中的腐蚀电流从原先的大于0.6uA/cm²迅速下降到可忽略的小于0.1 uA/cm²，并且该效果经历数年仍一直保持。图6.10和图3.11是采用该表面处理技术对瑞士一公路路段进行处理后与未处理部分的钢筋锈蚀检测结果对比。同样可以看出，处理后的混凝土内钢筋锈蚀电流要逼未处理的略小图6.10（a），而由腐蚀电流计算的失重量也比未处理的小（图6.10（b）。而图6.11的腐蚀电位结果则显示，和未处理的混凝土内钢筋活跃的腐蚀状态相比，经硅烷处理后钢筋出现了反复的再钝化现象。

Giessler等同时认为，在高湿度环境下，渗透型涂料对混凝土内钢筋锈蚀的抑制效果会更显著，并且在微裂缝存在条件下也能较快的保持着一效果。  

Basheer等采用了半电池电位和腐蚀电流等检测方法研究了44周盐池浸泡条件下混凝土内钢筋的锈蚀状况，结果表明，经表面处理的平板试件其内部钢筋的锈蚀发生与未处理的试件相比有明显的延迟。例如，试件经表面处理后，内部钢筋在盐池浸泡20~40周会开始锈蚀，而未经处理的试块在盐池浸泡8~12周之后就开始锈蚀。该实验末期，试件破型并对其中的钢筋进行失重检测，其结果也与半电池电位及腐蚀电流试验结果相吻合。

Ibrahim等采用施加电势差加速钢筋锈蚀并监测混凝土开裂的时间，以及检测浸泡在氯盐溶液下混凝土内钢筋的电位和腐蚀电流密度，结果发现经渗透型涂料表面处理后混凝土因钢筋锈蚀开裂饿时间延迟，钢筋锈蚀程度大大减弱。McCarthy等的试验研究也得到了类似的结果。

任昭君采用水灰比为0.6的混凝土，在干湿循环及外界氯离子环境下，对经过渗透型硅烷溶液处理的混凝土内部钢筋锈蚀进行了试验研究，结果如图6.12所示，从图6.12（a）（b）两种半电池电位值可以看出，在经过锈蚀前的非稳定阶段后，从第14周开始防水处理的OXW试件电位值趋于稳定，并明显低于后期电位仍不断负向增大的未经表面防水处理的OXN试件。图6.12（c）所示的腐蚀电流密度结果有类似的变化趋势。

试验结束后，将试件剪开对取出的钢筋进行观察，未进行防水处理的混凝土试件OXN-0.6锈蚀程度明显大于防水处理的混凝土试件OXW-0.6。而且，未进行防水处理的混凝土中锈蚀钢筋的重量损失率约是防水处理的试件的3倍左右。这与半电池电位值和钢筋的腐蚀电流密度值所反映的钢筋锈蚀情况相吻合。

在干湿循环条件下，混凝土中钢筋开始锈蚀的时间要早于持续氯离子侵蚀条件下的开始锈蚀时间，试验中持续氯离子侵蚀环境下的钢筋大约在32周左右才开始出现锈蚀（未经防水处理、水灰比为0.6的试块）。其原因主要是：在干湿循环条件下，CL-的侵入主要依靠直接接触盐水的混凝土毛细吸收作用。盐分向内迁移的程度取决于干燥与润湿交替期的长短。混凝土表面的干湿交替，不仅影响着氯化物的侵入，而且较深的干燥使以后的润湿可以更多，更深的带进氯化物。如果混凝土表面暴露于氯盐溶液是不饱和状态，则在几小时或几天内氯盐溶液就能被毛细孔吸入到混凝土5~15mm深度。而试验中渗透涂料表面处理可以有效地抑制干湿循环环境下钢筋锈蚀的产生。分析其原因，一方面防水处理能够在混凝土表面建立有效的氯离子隔离层，在一定程度上阻碍氯离子的侵入，从而降低了氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀；另一方面，防水处理在混凝土表面形成的斥水层能有效地阻止水的进入，使混凝土孔溶液饱和度降低，混凝土的电阻增大，电导率降低。因此，未防水处理试件的半电池电阻值明显负向大于进行防水处理的试件，钢筋的腐蚀电流密度也明显大于进行防水处理的试件。