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混凝土結構仍然是21世紀最主要的工程結構形式之一。但是，除工程事故和偶然災害原因外，大量的鋼筋混凝土結構由于各種各樣的耐久性原因而提前失效，達不到預定的服役年限。隨著混凝土結構的更廣泛應用，其使用環境日益多樣化，工業污染日益加劇，受環境侵蝕的危害性也日益增加，混凝土結構的耐久性成為困擾土建基礎設施工程的世界性問題。

不同混凝土結構所處的環境條件不同，對結構耐久性起主導作用的因素也不同。例如，工業建筑中，腐蝕性化學介質直接或間接的侵蝕作用是主要因素；海岸及近海工程中，氯鹽及硫酸鹽的侵蝕則是決定性因素；道路橋梁結構耐久性惡化的主要動因是磨損和用除冰鹽造成的；而一般建筑結構則主要是混凝土碳化、開裂等引起結構中鋼筋腐蝕而造成的；此外，還有凍融破壞、土壤侵蝕、雜散電流等物理化學侵蝕。

國內外統計表明，混凝土結構的耐久性病害導致的損失是巨大的，而且耐久性問題會越來越嚴重。美國混凝土基建工程總價為6萬億美元，但今后每年用于維修和重建的費用高達3千億美元。1988年美國材料顧問委員會提交的報告報道大約253000座混凝土橋梁的橋面板，其中部分僅使用不到20年，就已經不同程度的破壞，而且每年還將增加35000座。英格蘭中部環形快車道上11座混凝土高架橋，最初建造費2800萬英鎊，到1989年因為維修而耗資4500萬英鎊，是造價的1.6倍，估計以后15年還要耗資1.2億英鎊，累計接近最初造價的6倍，結構耐久性造成的損失大大超過了人們的估計[5]。許多海灣國家沿海地區建筑遭受腐蝕破壞迅速，混凝土結構服役壽命一般都非常短。

我國的混凝土結構耐久性問題同樣十分嚴重。據1986年國家統計局和建設部普查統計，當時有城鎮房屋約46.8億平米，由于建筑標準低，施工質量差，劣化速度快，估計半數需要分期分批進行鑒定、修繕或加固，其中有10～12億平米急待加固改造才能正常使用。據1995年統計，當時在役的60億平米城鎮民用建筑中，有30億平米需要加固，其中10億平米急需修繕處理。據2000年全國公路普查，截止2000年底，公路危橋9597座，達323,451延米。公路橋梁每年實際需要維修費38億元。全國鐵路橋梁中，據1994年鐵路秋季檢查統計，當時有6137座存在不同程度劣化損害，占當年鐵路橋梁總數約33600座的18.8％，所需修補加固的費用約4億元。到2002年底，鐵路橋梁總數約4萬多座，其中混凝土橋梁約占93％，有堿骨料反應現象的3千多萬孔，占2.5％；碳化深度在20mm以上的約5千多孔。

1. 混凝土結構的鋼筋腐蝕問題

鋼筋腐蝕引起混凝土結構的過早破壞，已成為全世界普遍關注并日益突出的一大災害。據報導，由于各種腐蝕（包括基礎設施工程、生產設備、交通運輸工具等）每年帶來的直接、間接損失在美國約占GDP的4.9％（1976年）和4.2％（1996年），英國30年來的腐蝕損失平均占GDP的3.5％，澳大利亞占GDP的4.2％，而波蘭更占GDP的6～10％，為西方國家的兩倍。在這一腐蝕損失中，土建基礎設施工程的劣化損壞占有較大比例，有可能到40％，其中主要是鋼筋混凝土結構的腐蝕。如美國標準局1975年的調查表明，美國全年各種腐蝕的損失為700億美元，1985年達1680億美元，其中混凝土中鋼筋腐蝕損失占40%。由于廣泛使用除冰鹽，造成過早破壞，1989年美國交通部門的一份報告估計，由撒除冰鹽和海水侵蝕引起的州間高速公路橋梁的鋼筋腐蝕破壞，經濟損失累計高達1500億美元。鋼筋混凝土結構是建筑結構的主體，鋼筋腐蝕是導致混凝土結構破壞的主要原因，按美國的統計，在所有結構破壞中，鋼筋腐蝕破壞可占到55％。例如美國上世紀30年代建造的Alsea海灣上的多拱大橋，因混凝土水灰比太大，鋼筋廣泛嚴重腐蝕，引起結構破壞，采取多次局部修補，最后不得不拆除更換。舊金山海灣第一座跨海灣的San MateoHayward大橋、Hood航道橋東半部以及瑞典的Oland橋也出現了類似情況。德國柏林議會大廈預應力混凝土屋頂倒塌是析氫的應力腐蝕破裂所致。又如1986年日本運輸省檢查103座混凝土海港碼頭，發現所有超過20年歷史的，都有相當大的順筋銹裂，需要修補。日本目前每年用于房屋結構維修費用達到400億日元，大約有21.4％的混凝土結構損壞是因鋼筋腐蝕引起的。引以為豪的新干線使用不到10年，就出現大面積混凝土開裂、剝蝕現象。

我國近年對水工結構、港工結構、鐵路橋梁、公路橋梁、建筑結構的大量基礎設施工程調查也顯示了混凝土結構由于鋼筋腐蝕造成的耐久性問題的嚴重性。南京水科院吳紹章等1965～1968年對華南、華東27座海港碼頭進行調查，因鋼筋腐蝕而破壞或預計使用40年后必須大修的碼頭占74％。1985年安徽省對14座水工混凝土建筑物進行的腐蝕破壞調查，幾乎全都不同程度地發生混凝土碳化和鋼筋腐蝕破壞。1985年，對全國40余處中小型鋼筋混凝土水閘結構耐久性調查也表明由于混凝土碳化引起鋼筋腐蝕使閘墩、胸墻、大梁破壞的工程占47.5％。江蘇水科所許冠紹等對華東84座沿海混凝土擋潮閘進行了調查，鋼筋嚴重腐蝕需要維修或大修的為71座。其中有些擋潮閘胸墻、啟閉橋大梁已經銹斷。人民大會堂1959年建成，20世紀80年代曾部分小修，1994、1995年大修，以梁柱為主鋼筋腐蝕嚴重，原因是建造初期曾加氯鹽作為防凍劑。我國建筑與基礎設施腐蝕有其自身特點，工業建筑、海工工程腐蝕嚴重且量大面廣；公路橋、城市立交橋等，新建的占多數，暫時的腐蝕損失較國外少，但潛在的威脅大。有關專家呼吁，要像關注環境保護、減災和醫學一樣關注腐蝕問題，在大規模經濟建設的高潮時期，特別關注基礎設施的腐蝕與防護。由此可見，鋼筋腐蝕導致的混凝土結構耐久性損傷問題不容忽視。圖1為一些鋼筋腐蝕導致混凝土結構耐久性損傷破壞的工程實例。

2. 氯鹽環境中混凝土結構的鋼筋腐蝕

引起混凝土結構中鋼筋腐蝕的原因主要有兩個[15]：一個是由于氯離子的侵蝕引發的鋼筋局部去鈍化反應；另外一個是水泥漿本體與空氣中的二氧化碳反應生成的孔隙溶液中的酸化導致的鋼筋整體性去鈍化。氯鹽環境中RC結構遭受鋼筋腐蝕導致的失效破壞是最為普遍和廣泛的。

2.1  氯離子的存在環境

氯鹽是廣泛存在的，也是對混凝土中的鋼筋腐蝕的元兇[16]。主要有以下幾個來源：

（1）海洋環境  海水含鹽量一般在3％左右，主要是氯鹽，以Cl－計，海水中的含量約為19000mg/L，是天然的強電解質。為方便起見，通常將海洋腐蝕環境按垂向劃分為5個區帶：海洋大氣區、浪花飛濺區、潮差區、海水全浸區以及海底泥土區。水平向劃分：有關國家對于海洋環境、海風、海霧的影響，按臨海距離進行了分級： 0～100m，嚴重腐蝕；100～1000m，腐蝕；1000～10000m，輕腐蝕；>10000m，腐蝕可忽略。

（2）道路除冰鹽  公路、高速公路是經濟命脈，為保證交通暢行，冬季向道路、橋梁、城市立交橋等撒鹽或鹽水，引起鋼筋腐蝕破壞。這是人為造成的氯鹽環境的腐蝕破壞。例如北京每年冬天撒1000～2000t氯鹽。拆除、改造的西直門立交橋（使用不到20年），鋼筋腐蝕破壞嚴重，已經可以驗證使用除冰鹽的危害。

（3）鹽湖、鹽堿地  我國有一定數量的鹽湖和大面積的鹽堿地，大體可分為沿海和內陸兩種類型。沿海地區的鹽堿地多以含氯鹽為主，內陸鹽堿地，有的以含氯鹽為主（如青海），有的以含硫酸鹽為主，多數情況是含混合鹽。這些地域鋼筋混凝土結構可受很強的腐蝕。另一個突出的特點，我國的鹽湖、鹽堿地盛產石油和其它礦產，是資源開發利用寶地，特別是西部大開發過程中，對鹽腐蝕問題應高度重視和妥善解決。

（4）工業環境等  工業環境十分復雜，就腐蝕介質而言，有酸、堿、鹽等，并有液、汽、固態等不同形式。其中以氯鹽、氯氣、氯化氫等為主的腐蝕環境不在少數，處在此類環境中的鋼筋混凝土結構，其腐蝕破壞往往是迅速而又嚴重的。

2.2  氯離子侵蝕導致混凝土結構鋼筋腐蝕問題的嚴重性

由于氯離子存在的廣泛性和破壞的嚴重性，它是導致混凝土中鋼筋腐蝕的最主要因素。沿海及近海地區的混凝土結構，由于海洋環境對混凝土的腐蝕，導致鋼筋腐蝕而使結構發生早期損壞，喪失了結構的耐久性，已成為實際工程中的重要問題。近20～30年來，由于使用除冰鹽，擴大海工工程，擴大原材料范圍，在嚴酷條件下使用混凝土等，更增添了破壞因素。處于鹽堿地的基礎設施近年也出現了很多氯鹽侵蝕導致混凝土結構中鋼筋腐蝕問題。同樣的問題也發生在一些氯鹽環境的工業建筑、車庫等。

交通部有關單位針對我國沿海港口工程混凝土結構破壞狀況組織過多次調查[17]。由交通部四航局科研所主持、南科院等單位參加的華南地區18座碼頭調查的結果指出，80％以上都發生了嚴重或較嚴重鋼筋腐蝕破壞，出現腐蝕破壞的時間有的僅5-10年。隨后有關單位對華東地區、北方地區沿海碼頭調查也得出類似結果。如連云港雜貨一、二碼頭于1976年建成，1980年就發現有裂縫和腐蝕，1985年其上部結構已普遍出現順筋裂縫；1980年建成的寧波北倉港10萬噸級礦石碼頭，使用不到10年其上部結構就發現嚴重的腐蝕損壞；天津港客運碼頭1979年建成，使用不到10年，就發現前承臺面板有50％左右出現腐蝕損壞。導致構件開裂破壞情況十分嚴重。其原因除了施工質量存在一定問題外，另一主要原因是當時對氯離子侵入引發鋼筋腐蝕的嚴重性認識不足。我國臺灣重修澎湖大橋和不斷發生的“海砂屋”事件，也是氯鹽腐蝕造成的。國內最早發現除冰鹽破壞在上世紀90年代初在哈大公路上，繼而在北京市立交橋、黑龍江省哈綏公路。1989年投資3000萬元建成的青海某鹽廠，由于處于鹽堿地又生產鹽，廠房嚴重腐蝕，6年后停產。

所以，來自海洋環境、除冰鹽環境、鹽堿地和一些工業環境的氯鹽污染引起的鋼筋腐蝕，是嚴重威脅混凝土結構耐久性最主要和最普遍的病害，造成了巨大的直接和間接的損失。必須引起高度重視。

內容來源：中國商品混凝土網

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