钢筋混凝土盐害（氯盐/硫酸盐）XRF分析

　　由于各种人为或者非人为因素的影响，在外部环境(如海洋环境、地下水环境和冬季撒盐除冰环境等)的侵蚀下，钢筋混凝土等构筑物受到环境中的氯离子、硫酸根离子等腐蚀离子的作用，使得其整体强度和抗渗性能大大降低，影响建筑材料的耐久性和使用寿命。
 

　　现有的钢筋混凝土结构普遍存在由于氯化物腐蚀钢筋和混凝土碳化而导致结构耐久性下降问题，由于钢筋结构腐蚀所引起的重大安全事故不在少数。1967 年建于美国明尼苏达州的跨密西西比河标号 1-35W 钢筋混凝土公路拱桥，使用了仅仅 20 多年就出现桥体严重腐蚀现象，在采用局部修补方法进行修复后不久又出现了腐蚀和混凝土裂缝问题，最终于 2007 年发生重大坍塌事故；1979 年建成的北京西直门立交桥，在常年冬季撒盐除冰的“盐害”下使用不到 20 年就被迫拆除重建1。2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中披露，我国建筑腐蚀情况比较严重，华东、华南27座海港、引桥腐蚀破坏占74%，22座水闸在使用7~25年内，腐蚀破坏达56%，青海某盐厂由于厂房严重腐蚀，使用仅6年后便停产，经济损失达1亿元2。
 

　　通常建筑材料的盐化腐蚀包含钢筋腐蚀和混凝土腐蚀：
 

　　一、 钢筋氯盐腐蚀损伤1
 

　　由于混凝土中高碱性(PH>12.5)的孔隙液在钢筋表面能够形成一层钝化层，可以有效的防止钢筋遭受腐蚀侵蚀。在使用后期由于混凝土的碳化和氯离子的侵入，会破坏钝化层从而加速钢筋的腐蚀。
 

　　氯离子的侵入导致钢筋的腐蚀，其本质上是一种电化学腐蚀，可分为“阴极”和“阳极”两个腐蚀过程。在钢筋阳极发生氧化反应，铁原子转化为铁离子，铁基体发生损耗；在阴极发生还原反应，生成氢氧根离子(下图为钢筋电化学腐蚀示意图)。在钢筋氯盐腐蚀反应过程中，氯离子不仅破坏钢筋表面的钝化层膜而形成腐蚀电极，并且氯离子在电化学腐蚀过程中主要起催化作用，在整个腐蚀反应过程不消耗氯离子。因此，氯离子的存在大大强化了钢筋腐蚀效率。
 

　　氯离子侵入的钢筋腐蚀表现为局部点蚀、坑蚀，虽然点蚀的腐蚀面积较小但腐蚀深度较大，易引起结构应力集中，出现毫无征兆的脆性破坏。并且，氯离子在钢筋腐蚀过程中主要起催化作用，微量氯离子的存在会极大的加速钢筋腐蚀速率。同时，钢筋锈蚀产物会发生体积膨胀，其体积为原始体积的2~4倍，这种钢筋锈蚀膨胀力不仅会影响钢筋与混凝土界面之间的粘结性能，而且会严重破坏混凝土强度致使其剥落、开裂等损伤。
 

　　二、混凝土盐腐蚀性能影响3
 

　　导致混凝土结构性能劣化普遍的腐蚀原因是氯离子、硫酸根离子侵蚀。氯离子和硫酸根离子通过扩散与渗透作用进入到混凝土内部，与混凝土中化合物发生反应分别生成水化氯铝酸盐和石膏或钙钒石等难溶盐，这些化合物填充混凝土内部的空隙，使得混凝土抗压强度增加。但随着时间变化，生成的水化氯铝酸盐和难溶化合物会结晶产生体积膨胀，在混凝土内部形成极大的结晶压力，当膨胀达到一定程度时，引起混凝土开裂或者碳化，这进一步为盐离子侵入提供条件，从而加快混凝土构筑物的破坏。
 

　　在一些海洋环境、盐渍土环境，外部侵蚀性离子很容易透过钢筋混凝土多孔的结构由外向内扩散，使得混凝土以及包裹在混凝土结构中钢材料的强度和稳定性遭到严重破坏。因此，利用X射线荧光分析仪定期检测监控特定环境下的钢筋混凝土中氯离子、硫酸盐等离子的含量显得尤为重要。
 

　　桥梁桥墩盐害案例分析
 

　　沿海地区或冬季常使用除雪剂的北方内陆地区，桥梁桥墩等钢筋混凝土结构极容易受盐害侵蚀。西日本的道路管理公司和日本金泽大学的久保教授共同研究日本沿海地区以及内陆地区的桥梁桥墩等钢筋混凝土结构的盐害影响。
 

　　使用伊诺斯手持式X射线荧光分析仪分析了桥墩表面的氯含量，同时分析比较了从外到内不同厚度层的混凝土中氯含量。通过分析可知，混凝土中氯含量高的环境下，混凝土中钢筋的腐蚀情况比低氯含量混凝土要严重得多。
 

　　利用伊诺斯DPO分析混凝土氯的含量，建立不同氯含量与混凝土内钢筋腐蚀程度的关系，能够有助于客户判别钢筋混凝土发生盐害腐蚀的程度，从而提前采取措施加以维护保养等等。