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浅析混凝土中钢筋的腐蚀原因条件

2016-11-21

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  钢筋在混凝土中可以增加混凝土的抗拉强度和抗弯强度,而混疑土水化物所形成的碱性环境又能使钢筋免于腐蚀,钢筋混凝土结构已成为工业和民用中最常见的建筑结构。但是随着钢筋混凝土构筑物与腐蚀性介质的长期接触,混凝土逐渐失去对钢筋的保护作用,钢筋由于锈蚀,腐蚀产物的膨胀产生的拉应力超过混凝土原先的抗拉的拉应力,会使混凝土发胀开裂,从而造成钢筋混凝土结构的破坏。钢筋腐蚀引起建筑物的破坏已成为世界性关注的问题。

  混凝土是由水泥、沙石和水组成的多孔材料,在混凝土的孔隙里溶液pH 值在12以上,在这种环境中钢筋表面发生钝化,生成耐蚀的钝化膜。但是随着使用时间延长或混凝土出现裂缝,CI-、O2、H2O和CO2渗入,钢筋就会被腐蚀。

  钢筋混凝土腐蚀的主要原因是冰雪融化和海洋环境氯化物的侵蚀。工业环境的腐蚀性介质、中性化、盐碱土、冻融等也是钢筋混凝土腐蚀的重要因素。由于氯化物引起的钢筋腐蚀,人们称它为钢筋混凝土的:“盐害”。北美、北欧、英国、澳大利亚、东南亚、日本的钢筋混凝土“盐害”问题较为突出。据资料介绍,在氯化物环境中的钢筋混凝土建筑物,使用15~20 年就出现钢筋腐蚀破坏并需要修复。

  钢筋的腐蚀实质上是铁的氧化。影响钢筋在混凝土中腐蚀的因素很多,主要有以下几个方面:

  1  材料自身

  钢筋的不均匀是指其化学组成或晶体结构上的差异,受力状况不同,表面膜的不连续,被破损或被污染的程度不同等。这些不均匀性会导致存在电位差和形成腐蚀电池,使钢筋被腐蚀。

  2  氯化物

  氯离子能加速混凝土钢筋腐蚀。氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜,使钢筋发生局部腐蚀。游离的氯离子通过混凝土的孔隙或毛细管到达钢筋表面,改变钢筋表面的环境,在氯离子的侵蚀处发生腐蚀。

  3  二氧化碳

  空气中的二氧化碳易与混凝土中的氢氧化钙作用。其破坏主要表现为:1.使空隙溶液的PH 值降低到8.3左右,钢筋从钝化态转入活性态;2.混凝土粉化,失去对钢筋的保护作用;3.由于PH值的降低,混凝土中的硅酸盐不稳定,释放氯离子,使游离氯离子的浓度增大,混凝土钢筋腐蚀更严重。空气中CO2、SO2、HCI、H2S含量越高。由其所形成的酸雨对混凝土的侵蚀破坏越大。

  4  氧和水

  氧参与钢筋腐蚀电化学过程的阴极反应,钢筋的腐蚀速率受到水中溶解氧扩散过程的控制。水不仅可加速混凝土的碳化作用,也为钢筋的腐蚀提供了条件。

  5  硫酸盐

  硫酸盐对混凝土钢筋也有侵蚀作用。大部分硫酸盐会与水化后水泥中的CaOH)2 和铝酸三钙(C3A) 作用形成硫酸钙,硫酸钙具有膨胀性,使混凝土内部产生裂缝,混凝土强度下降,空隙增多,加速混凝土的恶化和劣化。地下水中琉酸盐含量愈多、温度愈高,钢筋混凝土受损程度将愈严重。

  6  镁盐

  镁盐渗入混凝土以后与Ca(OH)2 发生反应,使混凝土中的碱度降低,水泥中的水化硅酸钙和铝酸钙与镁盐反应,生成的Mg(OH)2还能与铝胶、硅胶反应,结果使水泥石黏结力减弱,使混凝土强度降低,钢筋受腐蚀。

  7  微生物作用

  混凝土中有硫化细菌时,细菌将S转变成硫酸,引起混凝土被腐蚀。




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