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摘要：钢筋混凝土结构能够充分发挥钢筋和混凝土两者的优点来承受外部荷载，其中混凝土耐久性尤其关键，往往直接决定了建筑物的使用寿命。在影响混凝土耐久性的因素中，其中最主要的因素之一是氯盐、硫酸盐侵蚀。混凝土结构采取合理的防腐蚀措施可以有效避免混凝土结构受到环境因素影响，有效提升混凝土结构的性能，避免混凝土结构出现腐蚀破坏现象，有效的延长了混凝土结构使用寿命，同时可节约工程造价。基于此，本文主要阐述LST-6混凝土防腐阻锈外加剂作用机理及探讨。
关键词：混凝土腐蚀机理；防腐阻锈作用机理；优点
1.前言
自混凝土产生以来，普遍应用在房建工程、桥梁工程、还有水利及其它工程中，随着社会的发展和科学技术的进步，环境污染也成为了人类面临的一大重要问题，在空气和水中都产生了大量的腐蚀性的物质，给混凝土结构的使用寿命带来了严峻的考验。近几十年以来，国内外屡次发生因混凝土结构耐久性不足而造成的结构功能提前失效甚至破坏崩塌的事故，给人类造成了巨大的经济损失和生命财产安全问题。
当今世界，混凝土耐久性破坏的主要原因是由硫酸盐、氯盐侵蚀引起。其中硫酸盐在我国分布广泛，特别是我国西北地区甘肃、青海、宁夏以及东部沿海一带，主要存在于盐渍土、地下水以及空气中。我国盐渍土地区是石油、各种矿产的主要产地，是基本建设的重要基地，是交通运输的必经之路。沿海地区的经济高速发展和基本建设，西部大开发战略的实施过程中，防止硫酸盐对基础设施的腐蚀，确保安全生产，是混凝土耐久性工作者的重要任务之一。
2.混凝土腐蚀机理分析
2.1硫酸盐的腐蚀分析
硫酸盐是破坏混凝土结构耐久性的一个重要因素，它主要分为物理腐蚀和化学腐蚀两种类型。物理硫酸盐侵蚀是混凝土孔隙中的碱金属硫酸盐浓度高时就会有盐结晶析出，产生极大结晶应力和体积膨胀而使混凝土破坏。物理盐侵蚀问题已经研究了很长时间，研究较多的是无水硫酸钠无水芒硝向十水硫酸钠芒硝的可逆转变。化学硫酸盐侵蚀要有硫酸根离子参与化学反应，根据侵蚀过程的化学反应的产物的不同，又可将化学硫酸盐侵蚀分为钙矾石型腐蚀、石膏型腐蚀和碳硫硅钙石腐蚀。
①硫酸盐与水化水泥浆体的主要反应有硫酸盐与氢氧化钙反应生成硫酸钙石膏。这个反应的进行程度与外界条件有，流动的水持续提供硫酸盐,消耗掉氢氧化钙，反应可以完全。化学反应方程式如下：
Ca(OH)2+ SO42－+2H2O→CaSO4•2H2O +2OH
②生成的硫酸钙可以与铝酸三钙反应，一般通过先形成单硫型化合物，再形成钙矾石。化学反应方程式如下：
Na 2SO 4•10H2O+Ca(OH)2→ CaSO4•2H2O+2NaOH+8H2O
3(CaSO4•2H2O)+3CaO•Al2O 3•6H2O +19H2O →3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O
③硫酸镁与水泥的所有水化产物反应，生成的重要产物有硫酸钙和氢氧化镁。 氢氧化镁分解，释放出氢氧化钙。 氢氧化钙与硫酸镁反应，形成氢氧化镁和石膏。 这个反应进行直至石膏结晶出来。氢氧化镁还和水化硅酸盐反应，进一步加剧了氢氧化镁的分解，并形成没有结合特性的水化硅酸镁。化学反应方程式如下：
MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaSO4
3(CaSO4•2H2O)+3CaO•Al2O3•6H2O+19H2O
→3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O+Mg(OH)2
④如果体系中存在碳酸盐，就会与硫酸盐及水化产物反应生成碳硫硅钙石[12]。碳硫硅钙石的溶解度很低，特别是在较低温度下几乎不溶解，随着水化硅酸钙的不断消耗，胶凝材料逐渐变成泥质。化学反应方程式如下：
3CaO•2SiO2•3H2O+2(CaSO4•2H2O)+2CaCO3+24H2O
→2Ca3SiSO4CO3(OH)6•12H 2O + Ca(OH)2
认清各种反应的最终产物是很重要的，不同的反应产物代表了不同类型的破坏。 当溶液的浓度发生改变，反应机理也会改变。 对于硫酸钠溶液侵蚀，在低硫酸盐浓度1000mg/L时，石膏是主要产物；在中等浓度1000~8000mg/L时,石膏和钙矾石共同存在。
实际工程中的硫酸盐破坏大多是多种破坏类型综合作用的结果。混凝土受硫酸盐侵蚀的特征是表面发白，损害通常在棱角处开始，接着裂缝开展并剥落，使混凝土成为一种易碎的，甚至松散的状态。
2.2钢筋腐蚀机理分析
由于腐蚀性介质Cl-的作用，使钢筋表面原有的钝化膜被破坏，由钝化状态转化为活性状态，产生钢筋的锈蚀，而钢筋锈蚀是一个电化学过程。因为氯离子半径很小，穿透力强，很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，取代钝化膜中氧离子，使钢筋起保护作用的氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁，氯化铁的溶解度比氢氧化铁的溶解度大得多，由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性，特别是氯离子作用在钢筋局部区域时，则局部区域为阳极，形成了大阴极小阳极的腐蚀，这种坑蚀或局部腐蚀对结构的危害较大。
一般的电化学反应表达式为：
阳极反应：Fe一2e：Fe2-
阴极反应：O2+2H2O+4e一4OH-
综合反应：2Fe+O2+2H2O：2Fe(OH)2
从化学成分来看，锈蚀物一般为Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe3O4.H2O、Fe2O3等，其体积比原金属体积增大2～4倍，由于铁锈膨胀，使混凝土保护层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝。这些裂缝进一步成为腐蚀性介质渗入钢筋的通道，加速了钢筋的腐蚀。钢筋在顺缝中的腐蚀速度往往要比裸露情况快，等到混凝土表面的裂缝开展到一定程度，混凝土保护层则开始剥落，最终使构件丧失承载能力。
众所周知，我国西北地区甘肃、青海、宁夏以及东部沿海一带，盐渍土分布比较广泛，且盐渍土、地下水中硫酸盐、氯盐等有害物质共存，对混凝土及钢筋混凝土构件破坏是叠加的、综合的，危害极其严重。我认为作为混凝土工程工作者研究和探讨环境对混凝土腐蚀破坏的问题非常有必要的。
3.LST-6防腐阻锈外加剂作用机理分析
3.1、防腐阻锈机理
LST -6防腐阻锈混凝土外加剂是针对地下水含腐蚀性物质（如硫酸盐、氯盐）的地区及盐渍土地区研制生产的，该外加剂采用了无机纳米级材料，同时含有有机、无机复合防腐阻锈成分，能有效改善混凝土孔及孔隙的分布结构，同时破坏石膏晶体在界面上的定向生长，使二水石膏晶体变小，降低其由于膨胀作用对混凝土造成的破坏。掺入该外加剂的混凝土，可以抵御在长期浸泡、干湿交替硫酸盐、单独腐蚀情况下的耐久性技术要求。该外加剂能够有效阻止钙矾石结晶膨胀破坏、石膏结晶膨胀破坏、镁盐结晶破坏、碳硫硅钙石结晶破坏，从而提高混凝土结构耐久性。该外加剂的阻锈成分可以在钢筋表面形成一层分子化学保护膜，对已经发生锈蚀或未发生锈蚀的混凝土结构中钢筋进行保护，阻止因氯离子、碳化等各种原因造成钢筋锈蚀破坏。该外加剂可保护混凝土在多种离子、多种因素共同作用下不发生腐蚀破坏，有效提高混凝土的密实性、钢筋抗锈蚀能力，降低混凝土的收缩，抑制混凝土的碱骨料反应发生。
3.2、抗渗防裂作用机理
该外加剂采用的天然无机纳米材料，具有良好的粘结性、吸附性，特别的有非常良好的保水性能，可以将保水率提升至30%以上，这样可以使混凝土得到由内而外的养护，从根本上改变了传统的膨胀机理，后期只需正常养护即可。同时该无机纳米材料有着良好的微观结构特质，扫描电镜显示其结构呈链状，能有效改变混凝土的微观结构，阻止裂缝产生，提高混凝土的密实度及抗渗等级，各项特性共同作用解决了混凝土的裂缝问题，做到了随机裂缝转变为可控裂缝，形成真正意义上的抗渗防裂的高性能混凝土。
综上所述，该外加剂提高混凝土密实度、保水效果、减少裂缝等多个角度来抵抗有害物质对混凝土的破坏。真正实现了从混凝土的内部到外部，从物理到化学等多个方面来保护混凝土及钢筋混凝土受到有害物质的腐蚀破坏。
4.结论
4.1、使用LST-6混凝土外加剂加普通硅酸盐水泥可代替高抗硫水泥。降低了混凝土成本。
4.2、使用LST-6系列高效混凝土外加采用的无机纳米材料，自身有很好的保水性能，混凝土浇筑完成后，只需按照正常养护程序养护即可。
4.3、采用LST-6防腐阻锈高性能混凝土外加剂，改变了混凝土内部孔结构，提高了混凝土自身的密实度，阻止了有害物质的侵入。从而提高了混凝土的耐久性。
总之，混凝土的抗氯盐、硫酸盐侵蚀能力的改善和提高已成为迫切的工程需求，我们针对混凝土防腐阻锈方法进行了探讨，对于提升混凝土结构的防腐蚀性能以及使用寿命具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1]柯伟．中国腐蚀调查报告[]．北京化学工业出版社，2003．
[2]冯乃谦，邢锋，牛全林．水泥抗硫酸盐侵蚀检测方法的探讨[]．
[3]申春妮，杨德斌，方祥位，等．混凝土硫酸盐侵蚀影响因素的探讨[]．水利与建筑工程学报，2004，2216-19．
[4]胡明玉，唐明述．碳硫硅钙石对混凝土的破坏作用[]．混凝土，2001，63－5
[5]金雁南, 周双喜. 混凝土硫酸盐侵蚀的类型及作用机理[J].华东交通大学学报，2006,23卷5期：4-8.