有个做厂房的项目,预埋了一批镀锌穿墙管。拆模那天有人发现管外壁发暗,还带点灰白,当场就跟监理说这管子被水泥烧坏了,要全部凿出来换。监理也拿不准,因为确实有些资料讲锌怕碱。
这批管子后来送去测了锌层,损耗不到 10 微米,剩下的厚度远高于标准要求,后来没换。但这件事说明一个问题:镀锌管和混凝土的关系,行业里说法很乱,有人当成绝配,有人当成禁忌,两边都能找到依据。
先给结论:密实、没有氯盐、不裂的混凝土里,镀锌管可以长期用,预埋电气穿线管就是最常见的例子。真正让它烂的,是氯离子、裂缝和杂散电流这三样,不是碱本身。把这三样管住,埋进去比露在外面还耐久,因为混凝土把氧和水都挡住了。

锌既能和酸反应,也能和强碱反应,这叫两性。公开的腐蚀资料给的范围大致是:pH 低于 6 的时候反应快,高于 13 的时候反应也快,中间这一段因为表面能生成保护层,反应速率很低。
新拌混凝土的孔隙液pH在 12.5 到 13.5 之间,正好压在窗口的边缘上。这个位置很微妙:不到 13 的时候锌是钝化的,超过 13 就开始明显反应。所以同样是混凝土,水泥品种、碱含量、外加剂不同,对锌的侵蚀强度就不一样。
钝化膜是什么东西,公开研究讲得比较清楚:锌在饱和石灰水里会生成一层钙羟基锌酸盐,化学式写作 Ca[Zn(OH)3]2·2H2O。这层东西不溶,附着力好,把锌和碱性环境隔开。有试验做过,预先在石灰水里养出这层膜的镀锌件,抗氯离子点蚀的能力明显提高。
新拌混凝土是湿的,孔隙液量足,pH 又高,锌表面会剧烈反应,放出氢气。反应式大致是锌加氢氧化钙加水生成钙羟基锌酸盐加氢气。这就是拆模时看到管壁发暗、有灰白粉的原因,也是那层保护膜的生成过程。
这个反应不会一直持续。混凝土一硬化,孔隙液变成静止的薄膜,离子迁移慢下来,反应在几天内基本停止。公开资料给的时间是 6 到 10 天,消耗的锌层最多 10 微米左右。锌层薄的管子,这 10 微米占比不小;锌层 70 微米以上,影响可以接受。
氢气这件事有人担心氢脆。公开的试验结论是,反应在混凝土硬化时就结束了,氢来不及穿过锌层进入钢基体,所以对结构安全没有实质影响。这一点在预应力构件上会更谨慎,普通预埋管不用担心。
还有一个附带好处:锌和混凝土的粘结强度会随时间上升,后期甚至高于裸钢和混凝土的粘结。所以预埋件用镀锌,不只不坏事,还有利。
混凝土用久了会碳化,空气中的二氧化碳渗进去,和氢氧化钙反应,pH 从 12.5 往下掉。碳钢在 pH 掉到 11.5 以下就开始失去钝化,开始锈。锌能撑到 pH 9.5 左右。
这两个数字差了两个 pH 单位,在混凝土里对应的就是几十年的碳化程度差。也就是说,在碳化这条线上,镀锌比裸钢多出一大段安全余量。这一点在老旧厂房改造时很实用:拆出来的预埋镀锌管,很多还能继续用。
氯离子是这套体系最大的敌人。它半径小,能穿透钝化膜,在膜下局部把pH拉低,形成点蚀。锌在含氯环境里的点蚀一旦起头,会往深处钻,速度比均匀腐蚀快得多。
氯盐从三个地方来。一是砂,海砂没有充分淡化,氯离子超标。普通混凝土用砂的标准对氯离子有限值,钢筋混凝土一般控制在 0.06% 以内,预应力更严。二是水,海边项目用未处理的海水拌合。三是外加剂,含氯盐的早强剂、防冻剂,冬季施工时用得多。外加剂的应用有专门标准管,重要结构一般不掺氯盐类。
还有一条隐蔽的路径是环境。沿海项目的混凝土会从空气和地下水吸氯,融雪盐地区的路面构件会从表面渗氯。这些不属于混凝土本身的问题,但一样会到锌层表面。
现场能做的判断很简单:问清砂源、问清水源、看外加剂说明书上的氯离子含量。三样都过关,再谈别的。给水管道的埋地部分另有一套更细的要求,见 镀锌管埋地,几年开始烂。
混凝土不怕整块湿,怕的是缝。一条贯通裂缝把水和氧送到管子表面,管子那一小块就成了阳极,周围大片钝化的锌成了阴极,腐蚀集中在一个点上。
工程上一般认为宽度超过 0.3 毫米的裂缝需要处理,这个数字是耐久性的经验门槛。管子和混凝土之间还有一道界面缝,浇筑时振捣不实、或者管子背后有空洞,都会形成一条存水的通道。拆模后看到管壁有锈迹,多数是界面缝在起作用,不是锌层本身不行。
避免的办法有几个:管子周围 300 毫米范围用细石混凝土,振捣棒别直接顶在管子上,浇筑时两侧对称下料,防止管子被推偏形成空洞。穿墙或者穿板的位置该加套管就加套管,把「埋死」改成「穿过」,将来还能换,做法见 镀锌管穿墙,套管留多大。
这一条最容易被忽略。城市里直流牵引系统、电解设备、阴极保护系统都会往地下漏电流。电流从金属结构的一个部位进去,从另一个部位出来,出来的那个点就是阳极,金属被电解掉。
一安培的直流电,一年能电解掉大约 9 公斤铁,换成锌更快。埋在轨道交通沿线、变电站附近的镀锌管,如果和钢筋、接地网连成一片,很容易成为电流的通道。表现形式是局部快速穿孔,位置往往在管子进入混凝土的边界处。
处理思路是断开和排流。埋地管道有专门的标准管阴极保护和杂散电流排流,GB/T 21448 是其中之一。建筑内部的预埋管,至少要做到不和防雷接地、电气接地随意搭接。镀锌管能不能当接地体,另有一篇专门讲,见 镀锌管能不能当接地体。
保护层厚度决定外界的水、氧、氯要多久才能到管子表面。混凝土结构设计规范对保护层有分环境的规定,一般构件在 20 到 25 毫米,潮湿或者室外环境要加厚。预埋管如果贴着模板放,保护层只剩几毫米,等于没保护。
现场常见的错是把管子直接绑在钢筋外侧,或者用钢筋头垫着固定。正确做法是用专用垫块,保证管子到模板有足够距离,同时别让管子直接顶在钢筋上形成通路。
一是锌层别选薄的。预埋件建议 70 微米以上,反应期消耗 10 微米以后还有足够余量。薄壁穿线管本身锌层就薄,用在干燥室内可以,用在潮湿或者室外要慎重。
二是埋前补锌。切割端、焊接处、运输碰伤的地方,用富锌漆补到 100 微米以上,按 GB/T 13912 的修复层要求走。这一步花不了多少时间,但决定了整根管最薄的那一点在哪里。
三是控制氯盐。砂、水、外加剂三关都过一遍,海砂必须淡化并复检,冬期施工别用含氯防冻剂。
四是别埋死。能加套管的加套管,能留检修口的留检修口。埋死的管子一旦漏,只能凿混凝土。
五是隐蔽前留记录。拍照、测锌层、做水压或者通球试验,三样都留。将来出问题,这份记录就是判断责任的依据。打压的做法见 镀锌管试压完,水放不放。
「水泥是碱,会把锌烧掉」。不准确。碱确实会和锌反应,但混凝土的碱度大部分落在钝化窗口内,反应只在浇筑初期明显,之后停下来。真正烧锌的是 pH 超过 13 的强碱环境,比如某些特种水泥或者高碱外加剂。
「镀锌管埋混凝土会析氢,导致氢脆」。普通预埋管不用担心。反应在几天内结束,氢来不及扩散进钢基体。预应力构件是另一回事,那本来就对氢敏感。
「镀锌管埋进去就不能焊了」。可以焊,但要按焊接的规矩来:去锌、防护、焊后补锌。带混凝土的情况更麻烦,热量会把混凝土烤裂,通常不推荐。
「预埋管越厚越好」。壁厚和锌层是两件事。承载靠壁厚,耐久靠锌层。穿线管承压不高,壁厚不是关键,锌层薄才是短板。
预埋管的技术条件通常只有一行字,写的是「热镀锌钢管」。这一行不够,至少要补四项:锌层厚度、连接方式、补锌要求、混凝土氯离子控制。四项写全,施工和验收才有依据。
埋件类的采购还要注意长度和端头处理。定尺、切口、套丝还是沟槽,都会影响现场效率。要把口径、壁厚、锌层、长度、端头形式一次报齐,可以到钢管动力发布需求信息,供货方按同一套参数配货,进场验收也简单。
镀锌管埋进混凝土,锌层会掉多少?
浇筑后几天内的反应期最多消耗 10 微米左右,之后基本停止。所以 70 微米以上的锌层埋进去,剩下的厚度仍然够用几十年。薄壁穿线管锌层只有十几微米,反应期占比就大了。
混凝土是碱性的,为什么不会把锌腐蚀光?
锌在 pH 8 到 12.5 之间是钝化的,表面生成不溶的钙羟基锌酸盐。混凝土孔隙液多数落在这个窗口的边缘,只有 pH 超过 13 才会明显反应。所以碱不是主要威胁,氯盐才是。
海砂拌的混凝土能不能埋镀锌管?
不建议。海砂的氯离子会破坏锌的钝化膜,起点蚀。即使用淡化海砂,也要按砂的标准复检氯离子含量,钢筋混凝土一般控制在 0.06% 以内,超了就别用在这个部位。
预埋管要不要做防腐涂层?
一般不用,锌层本身就是防腐层,再加涂层反而可能影响和混凝土的粘结。只有三种情况建议加:氯离子超标、有杂散电流、介质本身腐蚀性强。加涂层要把端头和切口一起处理。
拆模后看到管壁有锈,是不是要凿掉重做?
先分清是白锈还是红锈。白锈是锌的腐蚀产物,说明反应正常,不影响使用;红锈说明锌层已经局部穿掉,要测厚判断范围。局部小点可以除锈补锌,成片红锈才考虑更换。
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