钢筋混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料。混凝土对外包钢起保护作用，尤其是保护外包钢免受碱腐蚀，并且能够抵抗恶劣环境下时间和应力的影响。但混凝土易受海洋环境的影响，其中氯离子侵蚀和碳化是引起劣化的最主要因素。

值得注意的是，无钢筋的素混凝土在海洋环境下一般较稳定，耐久性较好，但加筋混凝土要考虑耐久性，因为钢筋易腐蚀。

沿海环境中腐蚀加剧的原因是海水的氯化物含量高。加之海洋环境中（特别是受海水飞溅影响的区域）存在氧气，造成海洋环境下腐蚀风险增加。海岸附近腐蚀加剧还有其他一些原因，如海水中的动植物、细菌活动及硫酸盐还原菌均可导致钢筋在厌氧条件下发生腐蚀。

1. 氯化物和硫酸盐通过扩散或其他渗透机制进入结构。尽管已经观察到氯离子和硫酸根离子的共同作用会引起腐蚀，但还没有实验揭示出这两种离子共同作用的机理。

2. 钢筋周围覆盖层厚度不足，或孔隙过多、未充分捣实的混凝土，其腐蚀风险更高。此外，有氧气和湿气的条件下，钢筋腐蚀速度很快。

3. 施工期间，若骨料、水泥或水受到矿物污染，会降低混凝土的质量。据报道，施工用水采用海水可造成结构严重损伤。

4. 碳化是二氧化碳和水泥水化产物（如氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶相）之间的化学反应，碳化可导致碳酸钙的形成，降低混凝土的pH值。这种情况会导致钢去钝化，并导致混凝土构件内部发生腐蚀。

上述任何因素均可造成钢筋混凝土腐蚀和劣化，然而，在沿海环境中，影响结构混凝土耐久性的最常见问题是氯离子的侵入。氯离子侵蚀和碳化的速率不同：氯离子侵蚀的速率为每年3~5mm，而碳化的速率仅为每年0.05mm。即便如此，碳化会导致更严重的损伤，有研究人员认为二氧化碳是最强的腐蚀性化合物。

值得一提的是，在某些情况下，例如在多风和干燥的气候中，这些化合物对混凝土建筑物的共同作用会加剧腐蚀。因此，需要考虑氯离子侵蚀和碳化情形，对结构腐蚀进行综合评估。

混凝土中的钢筋本质上具有高碱性，其表面上有一层薄的钝化氧化层，保护内部钢筋免受腐蚀。碱性和氧化层是由水泥水化过程产生的氢氧根离子形成的。然而，这一氧化层将被进入钢筋的氯离子中和，从而导致pH值降低。该过程导致钢筋劣化，裂缝生长，并最终影响混凝土的强度。

还应注意的是，即使是非碳化混凝土，也可能发生点蚀。在有氧气和湿气的情况下，破损处会形成电化学电池。混凝土将作为电池中的电解质，而钢筋将电子从阳极传输到阴极，从而完成电池回路。氧在阴极被消耗，释放出氢氧根离子，增加局部碱度。局部碱度增加导致阳极位置形成铁锈（氧化铁）和酸。铁锈逐渐扩展，产生爆裂应力，同时根据腐蚀程度和腐蚀阶段的不同，产生4种综合效应：

（1）混凝土保护层出现纵向裂缝。

（2）由于铁锈增多，造成钢筋横截面变小。

（3）混凝土与钢筋之间的粘结劣化，大大缩短各混凝土构件的使用寿命和承载能力。

（4）由于腐蚀产物膨胀引起的径向压力和腐蚀第一阶段钢筋粗糙度的增加，造成粘结强度增加；而在腐蚀第二阶段，随着腐蚀过程的继续，粘结强度降低。 

碳化是大气中的二氧化碳与水合水泥浆反应，中和混凝土碱度的过程。虽然二氧化硫等其他气体也能中和碱性，但与二氧化碳相比，它们的作用有限。大气中二氧化碳的存在是导致碳化速度加快的主要原因，在沿海多风潮湿条件下，碳化速度更快。

当碳化作用延伸到钢筋时，孔隙溶液的碱性得到中和，水合产物被溶解。钢筋周围的保护层遭到破坏，使钢筋暴露在大气中，在有足够的湿气和氧气的情况下，会形成显著的电势差。由此产生的碳化产生了两个区域：在钢溶解的地方形成阳极，在氢根离子形成的地方形成阴极。碳化使混凝土的pH值降低到8左右，由于混凝土上的保护性氧化铁层需要的最低pH值在12~14之间，这进一步导致钢的去钝化，从而造成腐蚀。

导致碳化腐蚀的主要因素是水分、混凝土孔隙率和雨水。在遮蔽区域，碳化系数较高；而在非遮蔽区域，碳化系数较低。

碳化渗透深度被称为碳化深度。有研究发现平均临界碳化深度为混凝土保护层总厚度的80%。超过此深度时，腐蚀可能性增加，混凝土电阻率提高，随着时间推移，电解传导率和碳化趋势进一步减弱。建议在进行试验和实验时，使相对湿度（此处称为RH）保持在80%的理想水平，以获得最大碳化腐蚀速率。

有研究人员提出了“未中和残余厚度”指标，即混凝土保护层与碳化深度之间的差值。未中和残余厚度接近零，变成负数时，腐蚀增加。但未中和残余厚度低于-10mm时，腐蚀则会停止。还有人研究了湿度引起腐蚀的成因。这个过程很复杂，因为最大碳化是在75%和92%的湿度下获得的。此外，孔隙直径是一个重要的因素，较大的孔隙有利于渗透率达到较高水平，因此更容易引起腐蚀。此外，碳化速度与混凝土强度成正比。

内容来源：腐蚀与防护

免责声明:本文涉及的部分文案、图片、视频摘自于互联网，目的在于分享更多信息，本站不对其准确性负责。部分内容、图片系网络转载，版权归原作者所有，部分内容因转载众多，无法确认原作者，如有问题，请联系删除。