相对混凝土结构中钢筋的腐蚀与防护

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1、，移o000混凝土结构中钢筋的腐蚀与防护李萍。张东晓(洛阳理工学院土木工程系，河南洛阳471003)[摘要]混凝土结构中钢筋的腐蚀行为对结构的耐久性具有很大的影响。分析了钢筋腐蚀的原因和合理选择腐蚀防护措施的重要性以及混凝土结构中钢筋腐蚀的机理、腐蚀过程及其影响因素。提出了混凝土结构中钢筋的腐蚀防护措施。[关键词]腐蚀与防护；混凝土结构；钢筋[中图分类号]TG172．5[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2010)07—0044—030前言(1)腐蚀孕育期t。从浇注混凝土到混凝土碳化层深度达到钢筋表面，或从氯离子侵人开始破坏钢筋钢筋的

2、腐蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素钝化层，即钢筋开始腐蚀为止。之一，造成钢筋腐蚀的主要因素有⋯：混凝土的碳化、(2)腐蚀发展期t．从钢筋开始腐蚀发展到混凝氯化物的侵入。此外，混凝土本身的质量也是造成钢土保护层表面因钢筋锈胀而出现破坏。筋腐蚀的主要因素。通常，混凝土本身具有的高密实(3)腐蚀破坏期t从混凝土表面因钢筋锈胀开性、高电阻性和高碱性能够有效阻止腐蚀介质的侵入始破坏发展到混凝土严重胀裂、剥落破坏。和腐蚀电流的流动，并在钢筋表面形成一层钝化膜，从(4)腐蚀危害期t钢筋锈蚀使混凝土结构发生而抑制或减缓钢筋的腐蚀，为钢筋提供很好的保区域性破坏而

3、不能安全使用。护。在腐蚀环境中(如海洋和沿海地区、盐湖和盐碱地通常，t0>t1>t2>t3。混凝土结构的服务年限与钢等)，钢筋会发生不同程度的腐蚀，导致混凝土结构不筋的腐蚀情况密切相关，可认为其值为t。+t。能耐久，出现工程事故。1．2机理过去，在进行混凝土结构设计时，很少考虑钢筋腐蚀的因素，造成混凝土的优点在服务年限内不能很好混凝土结构中钢筋的腐蚀过程实际上是一个电化的发挥。为此，简述了混凝土结构中钢筋的腐蚀机理学腐蚀过程，其原理与钢铁在大气中或在水溶液及土及腐蚀过程，分析了其影响因素，在此基础上提出了一壤电解质中发生的自然腐蚀一样，都是氧化还

4、原反应，些腐蚀防护措施，希望能为延长钢筋使用寿命及增强通过阳极反应(氧化反应)和阴极反应(还原反应)同时混凝土结构耐久性提供帮助。或分别进行的。钢筋表面存在水分时，就发生铁电离的阳极反应1钢筋腐蚀过程及机理和溶液中氧还原的阴极反应，相互等速进行，其反应式为：1．1钢筋腐蚀过程Fe—+Fe+2e(1)混凝土结构中钢筋的腐蚀过程可分为4个阶O2+2H2O+4eOH一(2)段：腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组合，在钢筋表面析出Fe(OH)，被溶解氧化后生成[收稿日期]2010—02一O1Fe(OH)，其反应式为：[通信作者]李萍(1978一)，

5、讲师，主要从事材料学和工程力学研究与教学，电话：0379—63882832，2Fe+O2+2H2OFe+4OH一一2Fe(OH)2(3)E—mail：eappol@163．tom4Fe(OH)2+O2+2H20Fe(OH)3(4)嫘式(4)中的产物Fe(OH)进一步转化为nFe：0，·至于氯离子的由来，一方面是来自于混凝土组成mH0(红锈)，一部分氧化不完全的变成Fe，0(黑材料(水泥、砂、石、外加剂)；另一方面是在混凝土硬化锈)，在钢筋表面形成锈层。红锈体积可大到原来体积后从其孔隙由外界渗入的]。当混凝土结构长期处的4倍，黑锈体积可大到原来体积

6、的2倍。铁锈体积于含氯环境时，氯离子就会通过混凝土中的气孑L，随水膨胀(锈胀)对周围混凝土产生压力，使混凝土沿钢筋进入混凝土的内部，最终会接触钢筋并开始积累。当方向开裂形成裂缝，进而使保护层成片脱落，而裂缝的氯离子达到l临界浓度后，在足够的氧气和水分条件下形成及保护层的剥落又会进一步导致钢筋更为剧烈的引起腐蚀。氯离子的临界浓度与钢筋周围混凝土的碱腐蚀I51引。度有关，碱度愈高，氯离子临界浓度值愈大。通常，用氯离子和氢氧根离子的浓度比值来表示氯离子临界浓2腐蚀影响因素度，当混凝土中的CI一／OH一大于0．6时，钝化膜就成为可渗透性和不稳定，即使pH

7、值仍然大于11．5，钝化膜混凝土结构中钢筋腐蚀的影响因素可分为外因和也会被破坏。内因。外部因素包括钢筋表面氧原子数量和混凝土湿氯离子很容易引起钢筋腐蚀，有3种理论可以解度，相对湿度，温度，酸性气体的污染，碳化作用，氯离释：子的作用，杂散电流，细菌作用等。内部因素包括混凝(1)氧化膜理论钢筋在碱性介质中生成氧化膜，土配比，材料杂质，制作，养护所使用的水，水灰比，水可以保护钢筋不受侵蚀，氯离子比其他离子(如硫酸根泥用量，骨料粒径和骨料级配，制作过程，保护层厚度，离子)更容易通过膜的缺陷或孔隙穿透氧化膜，引起锈钢筋的成分和组织结构等_1]。其中，混凝土

8、碳化和氯蚀。离子侵入是造成钢筋腐蚀的主要原因。(2)吸附理论氯离子吸附于钢筋表面，促进金属2．1混凝土碳化离子的水化，因而使金属更容易溶