钢筋混凝土中钢筋锈蚀及预防措施.docVIP

PAGE PAGE 1 钢筋混凝土中钢筋锈蚀及预防措施 　　摘要：钢筋混凝土结合了钢筋和混凝土的优点，在工程建设中的应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土耐久性的主要病害之一，对建筑物安全使用和寿命带来严重影响，所以防止钢筋锈蚀对提高混凝土耐久性尤为重要。本文介绍了钢筋锈蚀的机理及影响因素，并提出了预防措施。 　　关键词：钢筋锈蚀；；反应 　　中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号： 　　1前言 　　因钢筋混凝土中钢筋的锈蚀而导致钢筋混凝土结构破坏，是国内外十分普遍的现象。随着我国国民经济的快速发展，基础建设规模日益扩大，对资源的需求也越来越大，如何避免混凝土中钢筋的锈蚀，提高钢筋混凝土结构的耐久性，延长使用寿命，是当前迫切需要解决的问题。 　　2混凝土中钢筋锈蚀机理的研究 　　钢筋在混凝土中的腐蚀是在氧、水分子存在条件下的一种特定的电化学腐蚀、即钢筋中的铁分子某一部分失去电子成为阳极，钢筋的另一部分成为阴极接收电子，放出氢氧根，具有不同电极电位的钢筋与电解质溶液形成微电池，产生电流。在阳极铁离子进入电解质溶液，与氧、水分发生化学反应，生成氢氧化亚铁，氢氧化铁等腐蚀物。其反应式如下： 　　阳极反应2Fe－4e-→2Fe2+ 　　阴极反应O2+2H2O+4e-→4OH- 　　2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4OH-→2Fe（OH）2 　　（氢氧化亚铁，白色固体，难溶于水）4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3 　　（氢氧化铁，红锈，主要腐蚀物） 　　被锈蚀后的钢筋体积膨胀，根据腐蚀物种类的不同，其体积膨胀可达到2～6倍。当锈蚀物在混凝土孔隙中沉积到一定程度时就会造成过大的内应力，致使混凝土保护层顺钢筋走向开裂。一旦混凝土开裂，空气沿裂缝渗入更快，氧气和水分也就容易向钢筋表面扩散，于是进一步促使钢筋锈蚀，顺钢筋走向的裂缝也就加速扩大，如此往复循环，钢筋截面大为削减，严重降低承载力；同时还影响结构受力，使建筑物的安全受到威胁。 　　当钢筋截面损失率ρa≤1%时，对力学性能的影响是表面只有浮锈，力学性能不变；1%～5%时，强度曲线没有明显的屈服点，抗拉强度和屈服强度基本与母材钢筋相同，承载能力则需将截面折减后计算；当钢筋截面损失率ρa≥5%时，抗拉强度和屈服强度均开始降低；当当钢筋截面损失率ρa≥10%时，已无明显屈服点，腐蚀将变得严重，力学性能严重下降；当截面损失率当钢筋截面损失率ρa≥60%，构件的力学性能降低至与未配筋的构件相近。这种结果首先导致混凝土与钢筋之间无法粘结；其次是使钢筋保护层混凝土开裂、剥落，使介质更容易进入混凝土内部，导致腐蚀加剧，最终导致整个结构物破坏。 　　3影响因素 　　3.1碳化 　　混凝土孔隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙的溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钙，pH值为12～13。在这样的碱性强的环境中，钢筋表面形成钝化保护膜（其化学成分为γ-Fe2O3?nH2O或γ-Fe3O4?mH2O），能够阻止钢筋进一步腐蚀。因此，施工质量良好、没有裂缝的钢筋混凝土结构，即使处在海洋环境中，钢筋基本上也不发生腐蚀。但是，一旦钢筋表面的钝化膜遭到破坏，成为不稳定态时，钢筋就容易腐蚀。未经碳化作用的混凝土，由于水泥凝胶体中含有大约25%的氢氧化钙，所以混凝土的pH=12.5，呈碱性。碳化反应的结果是氢氧化钙转变为碳酸钙，pH=8.5～10，接近中性。当pH值11.5时，钝化保护膜就开始显出活性；当pH值 　　混凝土密实度不好和构件上产生的裂缝，是造成钢筋腐蚀的主要原因，尤其当水泥用量偏小，水灰比差异较大和振动捣实操作不到位，或在混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等情况，都会加速钢筋的锈蚀。一些调查研究表明，密实度和强度足够高的混凝土，经过20～30年的时间后，碳化深度一般不超过10mm，钢筋没有锈蚀的迹象。密实度和强度较低的混凝土，仅仅经过5～6年时间，混凝土碳化深度就可能达到30mm，经过20～30年的时间后碳化深度甚至可达50～70mm。一般的钢筋混凝土构件中钢筋保护层厚度在35～50mm的范围内，当碳化深度达到钢筋表面时，钢筋被腐蚀的可能性很大。 　　3.2氯的影响 　　氯进入钢筋混凝土内部，有两个方面的因素，一方面，氯可能是随混凝土组成材料（水泥、砂、石、外加剂）进入的，如冬季施工为提高混凝土抗冻性而掺入氯盐、海砂拌制混凝土等；另一方面，氯是在混凝土硬化后经其孔隙由外界渗入的，如遭受海水侵蚀的沿海混凝土构筑物，冬季在路面上喷洒盐水防止路面冰冻等。 　　如果在环境中存在较多的氯离子，则会加剧混凝土中钢筋的锈蚀。其原因是氯离子在混凝土中的渗透能力很强，同时对钢筋表面的钝化保护膜具有破坏作用。当一定浓度的氯离子达到钢筋表面时，使混凝土中钢筋表面的钝化保护膜破