水泥混凝土钢筋防腐探讨
赛化云防腐蚀总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
经过20年的高速发展，我国混凝土行业已成为万亿级规模的产业，据中国混凝土网的不完全统计，2022年我国商品混凝土总产量为26.51亿m³；与之配套的钢筋累计产量1-8月份15542.6万吨。2022年国内钢筋制造业受疫情影响被迫减产；但是随着全球经济的复苏，钢筋需求量一度增速较快，价格还创下历史新高。 如此体量的水泥混凝土及配套钢筋质量直接影响着建筑结构的安全，除设计及施工因素外；材料质量是关键性因素。其中因钢筋腐蚀引起的混凝土强度失效屡见不鲜，造成的事故常见于各大媒体，因此水泥混凝土加强钢筋防腐引起人们的重视。对于水泥混凝土钢筋防腐是否需要，行业界有两种说法：一是不需要防腐；二是必须进行防腐处理。究竟谁熟谁非？这必须从实践和使用效果及理论分析来探讨和论述。
水泥混凝土钢筋不需要防腐说法是基于水泥自身的碱性体系对钢筋的保护。配套钢筋在水泥混凝土中处于高饱和碱性环境中能够形成钝化区，也就是说水泥混凝土与钢筋表面之间形成PH值高达12以上的钝化区，区域内的钢筋表面形成致密度很高的钝化膜。钢筋表面钝化膜具有优异的防锈效果，只要保持碱性环境的高饱和度，钢筋表面致密度较高的钝化膜就会始终如一的发挥着防腐功能。这种现象已经被许多事例所验证，魔都上海在城市改造过程中，拆除了一些非历史保护而又历经百年的“租界”钢筋混凝土建筑，发现破损的水泥混凝土中的钢筋依然如新，没有锈蚀现象；又如1933年，英商在上海厦门路铺设的直径625㎜口径的钢管，涂衬15㎜厚水泥砂浆，迄今已有90年的历史，打开检查水泥砂浆涂层，良好完整，基体没有被腐蚀生锈。民用建筑中，装修师傅对隔墙板固定钉头预先使用纯水泥浆批刮封闭，干燥后再进行整体批涂大白腻子，经过这种方法处理后就不会出现铁钉返锈而污染大白腻子，影响装饰面美观。这些现象表明水泥高饱和碱性会对钢铁产生钝化作用，表面形成致密的钝化膜，从而保护钢铁的锈蚀。因此，水泥混凝土钢筋在高饱和碱性环境中也是安全可靠的，无需进行二次人工干预进行腐蚀控制，没有必要实施其它的防护措施，诸如有机涂料的防腐处理，既浪费经济也对混凝土强度产生副作用。
另一种说法是水泥混凝土钢筋必须进行防腐，理由就是一旦碱性环境下的高饱和度被打破，也就是说这种钝化区域环境不再平衡，就会导致钢筋表面的钝化膜失效，引起并且加速钢筋的锈蚀。因此必须对水泥混凝土钢筋进行防腐处理，即涂覆诸如环氧类防腐蚀涂料，通过涂层隔离作用，保证钢筋不被腐蚀，确保钢筋的强度和水泥混凝土的质量安全。这种水泥混凝土钢筋防腐工艺已经被部分建筑应用，效果如何，不得而知，需要实际应用案例佐证。市场上用于水泥混凝土钢筋防腐的材料不限于有环氧树脂类涂料，还出现了带锈涂料及锈转化剂等产品。大量的钢筋防腐外护材料的出现是否适用于混凝土内部环境，值得思考和论证；但是笔者提醒水泥钢筋混凝土中钢筋防腐涂料的使用必须谨慎。因为水泥钢筋混凝土承载着生命安全和经济命脉，涉及到社会的方方面面；如果一旦发生质量问题引起的安全事故，将是不可挽回的损失。 水泥混凝土钢筋腐蚀主要原因就是内部高饱和碱性环境的不平衡，导致致密的钝化膜失效，从而加速钢筋的腐蚀。水泥混凝土钢筋腐蚀产生的锈蚀副产物，随着温度的不断变化，副产物会急剧膨胀导致混凝土开裂，疏松，导致强度大幅度下降，常常会出现安全隐患，最终发生混凝土坍塌事件，甚至形成不可逆的安全事故。所以水泥混凝土内部加强钢筋的防腐蚀是建筑结构的“安全墙”“保护伞”。水泥混凝土内部饱和碱性不平衡主要是来自于外部环境，如雨水及其它腐蚀介质通过混凝土多孔间隙进入混凝土内部，引起饱和碱性的失效和“中毒”，使得钢筋表面形成的钝化膜被破坏而生锈。所以混凝土的致密性对于钢筋钝化膜的保护至关重要。 为了提高水泥混凝土致密度，主要方法就是在浇筑混凝土时多捣实，多振动，并且设计好砂石料级配关系，添加一些密实性外加助剂，如防水剂，消泡剂等，另外还需要科学有效的进行后期养护，这种方法就是尽一切可能降低混凝土的孔斜率。除此之外，还可以使用一些耐候性能好，渗透率高，能够封闭混凝土空隙的功能性涂料，如改性环氧，聚氨酯，有机硅（具有外防而又呼吸的功能），硅烷浸渍剂，防碳化剂等涂覆于混凝土表面，保证多孔混凝土闭实，堵死外部雨水及污染介质进入水泥混凝土的内部通道，确保水泥混凝土内部碱性的高饱和度，维持钢筋表面钝化膜的长久寿命。钢筋寿命长久也就保证了水泥混凝土强度及使用寿命的长久，从而达到消除安全隐患的目的和效果。
水泥混凝土钢筋防腐如果不从根源上阻止外部雨水及腐蚀介质的进入，封堵空隙通道，密实混凝土，而采取在钢筋表面涂刷防腐涂料或者锈转化剂的方法是很难保证混凝土结构的强度；而且钢筋涂刷防腐涂料后，其与混凝土的相互包裹和紧握程度会下降，影响混凝土整体强度。笔者也担心锈转化材料使用在钢筋表面存在一个转化率的问题，呈酸性物质的锈转化材料一旦产生余料会与碱性混凝土发生中和反应，反应后物质的存在是水泥混凝土致命性损害。所以水泥混凝土钢筋使用锈转化材料必须谨慎，笔者也不建议使用，对于其它的涂料使用必须经过大量试验和检测才能确定。虽然环氧类涂料与水泥混凝土具有良好的附着力，这是优异的渗透锚固作用而非包裹紧握作用，干燥的环氧涂膜有机层与潮湿的混凝土无机层基本是很难紧密连接在一起的，所以这就是水泥混凝土可以使用环氧涂料打底却不能使用到混凝土内部加强钢筋表面防腐的原因。
通过以上探讨和分析，我们就可以明白水泥混凝土钢筋腐蚀产生的主要原因和防护措施。只要密实水泥混凝土自身空隙，保持水泥混凝土内部碱性高饱和环境，维持钢筋表面钝化膜不被破坏，就能实现钢筋长效的耐腐蚀效果，保证水泥钢筋混凝土强度安全。
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