[科普中国]-混凝土腐蚀

混凝土腐蚀过程复杂、种类繁多，分类标准有很多种，按侵蚀介质种类分为两大类。第一类为无机物侵蚀：包括酸、盐、强碱与混凝土的组成成分发生化学反应，生成无凝胶作用或膨胀性物质，改变混凝土结构成分，因而导致混凝土腐蚀；第二类为有机物与微生物侵蚀：在适当的环境中，微生物分解消化有机物，释放有机酸、二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质，使混凝土劣化。

B．M．莫斯克又将混凝土的腐蚀分为溶出性腐蚀、分解性腐蚀和膨胀性腐蚀三种基本类型。1

混凝土的腐蚀形式和机理混凝土结构在大气环境中通常认为是耐蚀的，但在实际使用过程中，由于受环境因素的影响，会形成多种腐蚀形式，根据腐蚀机理分，其腐蚀形式可分为：物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀，

(1)物理作用。物理作用是指在没有化学反应发生时，混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下，发生溶解或膨胀，引起混凝土强度降低，导致结构受到破坏。物理作用按照对混凝土影响的人小排序依次为：冻融循环、干湿循环和磨损。

冻融循环：由于混凝土是多孑L隙结构，在循环的冻融（冰冻侵蚀）作用下易于损坏。过冷的水在混凝土中迁移引起的水压力以及水结冰产生体积膨胀，对混凝土孔壁产生拉应力造成内部开裂。

干湿循环：根据已有的金属腐蚀电化学理论，对于极为干燥的状态；混凝土内缺乏钢筋腐蚀电化学反应所必须的水分，因此腐蚀无法进行；对于极为湿润的状态，混凝土内部的孔隙充满了水，此时钢筋的腐蚀速度由氧气在水溶液中的极限扩散电流密度所控制；对于干湿交替状态，由于干燥和湿润的交替进行，使得混凝土内部相对既不非常干燥也不非常湿润，这样氧气的供应相对较为充裕，同时又能降低混凝土的电阻率，故将导致较高的钢筋腐蚀速度。

磨损破坏：路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥沙的磨损，使混凝土表面粗骨料突出，影响使用效果。当混凝土表面受到冲击、磨擦、切削等磨蚀破坏作用时，与混凝土耐磨相关的最大剪应力发生在表面以下的次表面层．磨蚀破坏的作用力首先破坏混凝土表面的水泥石，集料逐渐凸出程度的增加，受磨蚀的作用力不断加大，磨蚀速度随之增加。由此可见，如果混凝土水泥石含量较大，混凝土中集料与水泥石的磨蚀破坏难以趋于半衡，水泥路面的磨耗也会持续下去。

(2)化学腐蚀。化学腐蚀是指混凝土中的某些成分与外部环境中腐蚀性介质（如酸、碱、盐等）发生化学反应生成新的化学物质而引起混凝土结构的破坏。从破坏机理上来分，化学腐蚀可归纳为两大类：溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。常见的化学腐蚀有：硫酸盐腐蚀、碱一骨料反应、碳化现象、氯离子侵蚀。

硫酸盐腐蚀：硫酸盐腐蚀是化学腐蚀中最广泛和最普遍的形式。

碱一骨料反应：碱一骨料反应是指来自混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂或搅拌水中的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔隙中，与骨料中有害矿物质发生膨胀性反应，导致混凝土膨胀开裂破坏。

碳化现象：空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用，降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩，这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。

氯离子侵蚀：氯离子到达混凝土钢筋表面，吸附于局部钝化膜上，降低了pH值，破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋表面形成电位差。氯离子将促进腐蚀电池，却不会被消耗，降低阴阳极之间的欧姆电阻，加速电化学腐蚀过程。

(3)微生物腐蚀。微生物腐蚀有相当的普遍性，凡是与水、土壤或潮湿空气相接触的设施，都可能遭受到微生物的腐蚀。生物对混凝土的腐蚀大致有两种形式：①生物力学作用。生长在基础设施周围的植物的根茎会钻人混凝土的孔隙中，破坏其密实度。②类似于混凝土的化学腐蚀。典型的是硫化细菌在它的生命过程中，能把环境中的硫元素转化成硫酸。2

腐蚀的影响因素混凝土的化学成分混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材料和水中的碱f骨料中的活性成分，如氧化硅、碳酸盐等发生反应，发生碱骨料反应。二氧化硅结晶度越差，活性越大，则碱活性的膨胀率也越大，对混凝土的破坏也越强；反之越小。

混凝土的孔隙率影响水、气、有害溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形式。混凝土硬结后的强度、变形、收缩、形变、渗透、抗冻、迁移及各种侵蚀无不与孔隙密切相关，可以说混凝土的内部孔隙决定了混凝土的材料属性。在同一材料中，密实度不同，其耐腐性也不同。软密实的材料具有较少的孔隙率和吸水率，介质渗入量较少，介质与材料接触的表面积小，故其耐蚀性较好。渗透率随着孑L隙率半径的增大而增加，随着有效孑L隙率的增加而增加。减少及缩小孔隙对于降低渗透率、增加寿命都是有好处的。

环境因素大气中的化学成分对混凝土的腐蚀有较大的影响，如CO2、SO2量较高．将严重导致混凝土的腐蚀破坏。当大气中的CO2含量超过0.3%时，导致混凝土碳化。工业过程中排放的SO2和进一步氧化生成的SO3，可使混凝土中性化和酸化，与氢氧化钙进一步反应生成的硫酸盐还会对混凝土发生膨胀侵蚀作用，因此较碳化更具有腐蚀破坏性。此外，环境相对湿度增加，气体对混凝土的腐蚀也会增强。2

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学