河北志盛威华特种涂料有限公司

海水是一种多组分的水溶液，溶解有多种无机盐类，平均盐度约35，这使得海水成为天然的强电解质，具有导电的特性。海洋中的金属材料在与环境介质间发生化学或电化学相互作用中会引起材料的破坏或变质，发生金属腐蚀现象。处于海洋环境中的钢筋混凝土构件同样也会受到海水的腐蚀，主要有化学因素、物理因素和生物因素。本文主要分析处于海洋环境中的钢筋混凝土化学腐蚀因素。

氯离子腐蚀

海水中含有大量的Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺、Cl^-，SO₄^2-，Br^-，HCO₃^-（CO₃^2-），其中NaCl、MgCl2含量达到88.6%，所以海水中氯离子是混凝土腐蚀的主要因素之一。

（1）破坏钝化膜

在水泥水化的高碱性(pH值12～13)水泥浆液的包裹下，钢筋表面产生一层以致密的氧化物Fe3O4为主的钝化膜，此钝化膜只有在高碱环境中才是稳定的，当pH值<10左右，新钝化膜生成困难，已生成的钝化膜逐渐遭到破坏。

氯化物侵入混凝土后，Cl-和OH-等阴离子共存于混凝土微孔的水溶液中。并且被混凝土中钢筋表面竞相吸附。由于Cl-具有被优先吸附的趋势，这样使得钢筋表面的OH-的浓度将会大大低于混凝土微孔水溶液中的OH-的浓度；当钢筋表面的OH-的浓度降低到一定程度时，覆盖在钢筋表面的金属氢氧化物和金属氧化物开始分解，即受到氯化物污染和侵蚀处的“钝化膜”开始被破坏：

Fe(OH)2+2e- →2 OH-+Fe

FeO+H2O +2e→OH-+Fe

当孔隙中溶解的氯离子含量超过临界值时，Cl-进入钢筋混凝土中并到达钢筋表面，并吸附于局部钝化膜处，可使该处的pH值迅速降到4以下。使钢筋表面的钝化膜遭到破坏。在孔隙中水和氧气的作用下很快产生破坏性的铁锈(Fe2O3・nH2O晶体)，体积增大5倍以上，对钢筋表面的混凝土形成胀裂作用。

 (2)形成“腐蚀电池”

Cl-对钢筋表面钝化膜的破坏首先发生在局部(点)，使这些部位(点)露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差(作为电解质，混凝土内一般有水或潮气存在)。铁基体作为阳极而受腐蚀，大面积的钝化膜作为阴极，形成“腐蚀电池”，钢筋表面产生点蚀(坑蚀)，由于大阴极(钝化膜区)对应于小阳极(钝化膜破坏点)，坑蚀发展十分迅速。这就是Cl-对钢筋表面产生“坑蚀”为主的原因所在。

 (3)Cl-的阳极去极化作用

Cl-不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池，而且加速电池作用的过程。阳极反应是:Fe→Fe2+ +2e，如果生成的Fe2+ 不能及时搬走而累积于阳极表面，则阳极反应就会受阻;反之，如果生成的Fe2+能及时搬走，那么，阳极过程就会顺利乃至加速进行。Cl-与Fe2+相遇会生成 FeCl2，使Fe2+ 得以被搬走，从而加速阳极过程。这种加速阳极过程，称为阳极去极化作用，Cl-发挥了阳极去极化作用的功能，它在整个过程中起到了搬运的作用，并没有被消耗掉，即凡是进入混凝土的游离状态的Cl-，会周而复始地起到破坏作用，这也是氯盐危害的特点之一。

 (4)Cl-的导电作用

腐蚀电池的要素之一是要有离子通 路。氯化物侵入混凝土后，混凝土中的Cl-、Na+ 和Ca2+等离子都会参与混凝土中的离子导电，降低钢筋表面腐蚀电池的阴极和阳极之间的混凝土电阻，提高腐蚀电池的效率，从而大大加快了混凝土中钢筋“坑蚀”的进程，使“钝化膜”进一步被破坏。

二氧化碳腐蚀

二氧化碳气体溶于混凝土微孔中的水溶液后形成碳酸，碳酸与混凝土微孔中的水溶液里存在的氢氧化物发生中和反应，生成的碳酸钙沉积于混凝土微孔的内壁上：

CO2(空气中)+H2O (微孔中) →H2CO3

H2CO3+Ca(OH)2(微孔中)→CaCO3 +2H2O

发生中和反应前，由于混凝土中存在的氢氧化物要比混凝土微孔中的水溶液里存在的氢氧化物多得多，所以此时微孔中的水溶液里存在的氢氧化物是处于饱和状态的。发生中和反应后，混凝土微孔中的水溶液里的氢氧化物将不断被消耗，生成的碳酸钙沉淀于混凝土微孔的水溶液中，使得微孔中的水溶液里的OH-的浓度逐渐降低；当微孔中的水溶液里的OH-的浓度降到一定程度时，覆盖在钢筋表面的由金属氢氧化物和金属氧化物构成的“钝化膜”开始分解，即受到二氧化碳污染和侵蚀处的“钝化膜”开始被破坏：

Fe(OH)2+2e- →2 OH-+Fe

FeO+H2O +2e→OH-+Fe

通过上述反应，受到二氧化碳污染和侵蚀处，混凝土中钢筋表面的“钝化膜”被破坏；并使“钝化膜”被破坏处和未被破坏处出现较大的电位差，形成促进钢筋“坑蚀”和“钝化膜”进一步被破坏的腐蚀电池。当“钝化膜”被破坏到一定程度后，混凝土中钢筋会发生锈蚀。

应力腐蚀是钢筋在拉应力和腐蚀性介质共同作用下形成的脆性断裂。这种破坏与单纯的机械应力破坏不同，它可以在较低的拉应力作用下破坏；这种破坏又与单纯的电化学腐蚀破坏不同，它可以在腐蚀性介质很弱的情况下而破坏。

　　腐蚀性介质与钢筋作用，在钢筋表面形成一个大小不等弥散分布的腐蚀坑后，每个腐蚀坑相当于一个缺口，钢筋在拉应力的作用下，形成应力的不均匀分布和应力集中，在缺口的边缘，当钢筋平均应力不高时，其集中的应力即可达到断裂应力的水平，而引起钢筋的断裂。由于缺口的存在，形成了拉应力三轴不相等状态，阻碍了钢筋塑性变形的开展，使塑性变形性能在钢筋断裂前不能充分发挥出来，延伸率、冷弯等塑性指标均有明显下降。预应力钢筋的腐蚀是拉应力与腐蚀性介质共同作用的结果，腐蚀因素对钢筋断裂的最初形成起主要作用，而拉应力则促进了腐蚀的发展。

　　氢脆

　　氢脆是预应力钢筋在酸性与微碱性的介质中发生脆性断裂的另一种类型。氢脆与应力腐蚀的机理完全不同。应力腐蚀发生在钢筋的阳极，而氢脆发生在钢筋的阴极区域。氢脆是由于钢筋吸收了原子氢，而使其变脆，所以称为氢脆。钢筋在腐蚀过程中，表面可能有少量氢气产生，在通常情况下，生成的原子氢会迅速结成分子氢，在常温下是无害的，但当这一过程受到阻碍时，氢原子就会向钢筋内部扩散而被吸收到金属内部的晶格中去，如果钢筋内部有缺陷存在，氢原子很可能重新结合成为氢分子。氢分子的生成产生很大的压力，出现“鼓泡”现象。使钢筋变脆。产生氢脆的钢筋在受到超过临界值的拉力作用时，便会发生断裂。硫化氢是能引起预应力钢筋氢脆的介质之一。

对于海水环境中的钢筋混凝土结构，免遭锈蚀破坏的基本预防措施是**限度降低混凝土保护层的渗透性，需要防腐油漆具有良好的抗渗透性能。

钢筋混凝土结构防腐配套方案

封闭的目的：依靠封闭涂料的强渗透性渗入混凝土基材，对微孔、松散的表层进行封堵粘结，同时形成牢固的化学锚结构，增加涂层与基材的附着力。微孔的封堵，可防止防腐涂层树脂液渗入混凝土层导致防腐层颜基比失调出现粉化现象。封闭底漆涂刷不需太厚，只需刷至不再渗液，表层能见一层致密连续的涂层即可。

防腐涂层：ZS-711无机防腐涂料采用的是无机树脂，具有抗腐蚀、抗渗透、抗紫外线老化的优点，同时涂层内含有鳞片状锌粉，可导静电，一旦由于施工或特殊部位因冲刷出现涂层缺陷时（人为或不可抗拒），即便有氯离子渗入也可平衡电场杜绝氯离子的静电腐蚀。ZS-711成膜光滑致密，不同与常规的无机富锌底漆，表面不会出现大量孔隙，也非湿固化性质，由此带来的特性ZS-711无机防腐涂料往往用作底面合一集防腐、装饰为一体的特种涂料。