《建筑材料》课程教学中关于钢筋腐蚀的教学

摘 要：《建筑材料》课程是建筑类专业的一门专业基础课程，该课程涉及建筑金属材料的耐久性主要指耐锈蚀。钢材的锈蚀是指钢的表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到侵蚀而破坏的过程。钢材锈蚀的主要影响因素有环境湿度、侵蚀性介质性质及数量、钢材材质及表面状况等。本文针对腐蚀原因提出相应的解决办法，对教学中需注意的问题做了重点阐述。

关键词：《建筑材料》；锈蚀

作者简介：成诚，男（1982.10-），籍贯：四川 遂宁，最高学历：本科，现在职称：助教，主要研究方向：材料学、化学，工作单位： 四川职业技术学院。

[中图分类号]：TU5 [文献标识码]：A [文章编号]：1002-2139(2011)-17-0048-01

《建筑材料》课程是建筑类专业的一门专业基础课程，该课程涉及建筑金属材料，其中钢材的耐久性包括许多方面，如耐热性、耐酸性、耐碱性等，在建筑钢材中主要指的是耐锈蚀。

钢材表面与周围环境接触，在一定条件下可发生相互作用使钢材表面产生锈蚀。锈蚀不仅造成钢材的受力截面减小、表面不平整而导致应力集中，降低钢材的承载能力；还会产生锈蚀疲劳现象，使疲劳强度大为降低，显著降低钢材的冲击韧性，使钢材脆断。到本世纪末，美国预计要花4000亿美元用于修复和重建钢筋腐蚀破坏的工程，而在我国的工程实践中，钢筋腐蚀已经给铁路造成了相当大的经济损失。譬如京九铁路唐庄特大桥则因为加冰保温车的盐水渗入道碴槽造成1800孔梁被氯盐腐蚀，而不得不更换106孔梁并加固部分桥墩。因此，为了确保钢材在使用过程中不产生锈蚀，必须采取防锈措施。在教学中，钢筋的锈蚀原因及防锈措施是重点教学内容。

1、锈蚀的原因和分类

钢材的锈蚀是指钢的表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到侵蚀而破坏的过程。钢材锈蚀的主要影响因素有环境湿度、侵蚀性介质性质及数量、钢材材质及表面状况等。根据锈蚀作用机理，可分为化学锈蚀和电化学锈蚀。

1.1化学锈蚀

指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材表面形成疏松的铁氧化物。在常温下，钢材表面形成一薄层钝化能力很弱的氧化保护膜，它疏松，易破裂，有害介质可进一步渗入而发生反应，造成锈蚀。在干燥环境下，锈蚀进展缓慢。但在温度或湿度较高的环境条件下，这种锈蚀进展会加快。

1.2 电化学锈烛

是由于金属表面形成了原电池而产生的锈蚀。钢材本身含有铁、碳等多种成分，由于这些成分的电极电位不同，形成许多微电池。在潮湿空气中，钢材表面将覆盖一层薄的水膜。在阳极区，铁被氧化成铁离子进入水膜。因为水中溶有来自空气中的氧，故在阴极区氧将被还原为OH-离子，两者结合成为不溶于水的Fe(OH)2，并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)3。电化学锈蚀是最主要的钢材锈蚀形式。此外，钢材锈蚀时，伴随体积增大，最严重的可达原体积的6倍。在钢筋混凝土中会使周围的混凝土胀裂。

2、混凝土内钢筋腐蚀的一般原因：

2.1 混凝土浇筑不密实

混凝土浇筑不密实会导致混凝土内钢筋腐蚀，因此在施工过程中要防止以下情况发生，提高混凝土浇筑质量：① 模板不洁净或粗糙，脱模剂涂刷不均匀②模板接缝不严密，浇筑混凝土时漏浆，混凝土振捣不密实。③混凝土骨料级配不准确。

2.2 周围介质

建筑物周围的介质是水和大气，水中含有氯盐、氢等腐蚀钢筋的物质，大气中含有氧、二氧化碳、工业废气等有害介质。钢筋在这样的环境中，有的介质破坏混凝土，通过空隙渗透到钢筋周围，破坏钢筋的保护层，腐蚀钢筋。

3、防腐措施

3.1 提高混凝土自身的防护能力

通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的低渗透性，尽量减少裂缝的发生及发展，以限制环境侵蚀介质入侵，从而预防钢筋腐蚀。另外，要提高混凝土的密实性，降低有害离子入侵和减缓碱度损失。当水泥用量偏小、水灰比不当和振捣不良时，都会加速钢筋的腐蚀。因此，在施工中要严格要求施工队伍按照规范施工，保证混凝土的密实度，严格把握好材质、水灰比、水泥用量、振捣和养护等关键性工序，为钢筋能够更好地发挥效力提供良好的环境，预防钢筋的腐蚀。

3.2 选择优秀的原材料

对于大体积混凝土工程：要精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用低砂率、低坍落度，掺高效减水剂和高性能引气剂，高粉煤灰掺量的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。对于有抗渗要求的混凝土：该类工程应优先选的水泥标号不宜低于425号，当采用325号水泥时必须掺外加剂并应经过试验合格后方可使用，在不受侵蚀性介质和冻融作用时，宜采用普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，如采用矿渣硅酸盐水泥则必须掺用外加剂以降低泌水率；在受冻融作用时应优先选用普通硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；大体积的抗渗混凝土，优先选用火山灰水泥。

4、总结

在《建筑材料》课程的教学过程中，许多教材在钢筋防腐的问题上都阐述的比较简单，每年我国建筑工程将使用大量钢筋，其中30%以上被锈蚀浪费，多掌握钢筋防腐方面的知识使学生能够采取既经济又有效的防腐维护措施，以确保工程结构的安全。