钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究.doc

钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究 　　【摘 要】由于混凝土具有高碱性，所以钢筋在混凝土中容易形成钝化膜，在相对恒定的环境中，混凝土结构中的钢筋都能长期完好保持着其原有的物质形状，不容易被浸蚀。但在现行的生态环境中，环境污染日益加剧和物质结构变化所形成的老化，普遍存在钢筋混凝土中钢筋腐蚀的问题，这已成了各国工程领域研究的热门课题之一了。本文就该问题的提出入手，介绍了钢筋混凝土中钢筋腐蚀的过程，分析了钢筋腐蚀的原理，最后提出了相应的防范措施。 　　【关键词】钢筋腐蚀；钢筋混凝土；腐蚀原理 　　一、钢筋混凝土与钢筋腐蚀概况 　　（一）钢筋混凝土简介 　　借用化学物质分类的概念，钢筋混凝土是一类混合物。它是为了改善混凝土的承受压力等性质而在混凝土中加入钢板、纤维或者钢筋网等按照一定的配比组合成的混合材料。我们都知道，钢筋混凝土的耐力抗压能力都是十分强大的，这与它自身的材料所具有的性质是分不开的。具体地说，钢筋与混凝土的膨胀系数比较接近，因此面对不同的环境也就产生不了过大的应力，当然，这还与他们之间的粘结力有一定关系。相对于普通的混凝土而言，钢筋混凝土的中的钢筋能够承受巨大的压力，并且混凝土本身也能承受一定的应力，最重要的是，大约在一个月左右，钢筋混凝土的耐力耐压强度能够达到最大或者是设计的强度。 　　（二）钢筋腐蚀概念及其种类 　　金属腐蚀是指金属的表面与它所处的环境或者周边的介质发生电化学或者化学作用使得金属本身被破坏的过程。因此，套用一般理论，钢筋腐蚀就是指这样的反应过程或者说是破坏过程是发生在钢筋的表面上的。一般来说，金属的腐蚀包括两大类，化学腐蚀和电化学腐蚀。电化学腐蚀是指钢筋的表面与周围的空气（一般是潮湿的空气）或者在电解质溶液中通过发生电化学作用而引起的一类腐蚀作用。这种腐蚀区别于化学腐蚀的关键在于它腐蚀的过程中会产生电子也即是电荷的移动。一般情况是，在两个电极之间存在一定的电势差以及与金属接触部分存在某种电解质溶液这两个基本条件下，才会发生电化学腐蚀。第一个条件相对来说不难，第二个条件要求腐蚀的湿度达到百分之六十以上。化学腐蚀与电化学腐烛不同，它是指与钢筋表面接触的物质比如气体或者电解质溶液等能够与钢筋的主要成份发生化学作用而产生的腐蚀。化学腐蚀很明显不会产生电子的移动，这也是它区别于电化学腐蚀的一个最主要因素 　　二、钢筋混凝土中钢筋的腐蚀问题解析 　　（一）电化学腐蚀 　　1.概念 　　钢筋表面与介质如湿空气， 电解质溶液等发生电化学作用而引起的腐蚀， 叫做电化学腐蚀。在这种腐蚀的过程中有电子的流动， 绝大部分腐蚀属于化学腐蚀。 　　2.化学腐蚀 　　钢筋表面与气体或电解质溶液接触发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。这种腐蚀其腐蚀过程没有电子的流动，只是腐蚀现象的一小部分。 　　3.氯盐的侵蚀及碳化 　　（二）氯盐的侵蚀 　　混凝土中氯盐的侵入有两种途径，一是在混凝土拌合时为了改善混凝土的某些性质如工作性、早强性等作为外加剂加入的。另外一种是在混凝土硬化以后，外界的氯离子通过渗透的作用从混凝土的毛细孔中进入的。当混凝土开裂时，氯盐顺着裂缝进入的量会增加。一般认为在混凝土拌合时加入的氯盐，其氯离子被C-S-H胶体吸附，对钢筋的腐蚀没有多大的影响。但是后来进入的氯离子，等它到达钢筋表面时，尽管它一般不改变钢筋周围的碱性环境，但是它降低了钢筋作为阳极反应的活化能，使钢筋容易发生腐蚀。 　　1.碳化 　　所谓碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙的过程。混凝土中的氢氧化钙使混凝土保持碱性，有利于钢筋的钝化。但当碳化锋面到达钢筋时，钢筋周围的碱性环境也就消失了，同时碳化使被C-S-H胶体粘结的氯离子成为自由活动的氯离子，使钢筋容易发生腐蚀。 　　碳化有时候对混凝土也是有利的。在密实的混凝土中，当碳化深度较小时，碳化形成的硅、铝、氧化铁骨架被生成的碳酸钙填充。使碳化后的强度比原始的混凝土的强度更高，而且具有更低的渗透性。应该注意的是，对于疏松多孔的混凝土，碳化的这种加强作用是不明显的，碳化永远不能使这种混凝土成为质量较好的混凝土。 　　三、防范措施 　　最常规的做法有：一，从材料自身出发：首先增加混凝土的密实度并且降低水灰比，控制钢筋混凝土中氯离子的含量，不使用含氯离子的外加剂，最后可以通过在混凝土中使用减水剂、二甲基醇胺等，不采用亚硝酸盐等危险缓蚀剂、且提高钢筋的保护层厚度等；二，从外部环境来采取防护措施：涂覆有机混凝土专用防腐涂料、粘贴树枝玻璃钢、采用阴极保护系统等。 　　在一般性的防范措施中，阴极保护法是首选的根本解决办法。阴极保护法的原理是给钢筋增加一个负向电流，从而使其电极电位负移，就是使钢筋表面的氯离子超过能够使钢筋脱钝的一个临界值，这就有效