钢筋混凝土基础腐蚀及防护措施探究

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1、钢筋混凝土基础腐蚀及防护措施探究摘要：在现代建筑中，钢筋混凝土的基础结构是由钢筋和混凝土两种材料所组成的，这两种材料的力学性能截然不同，钢筋混凝土结构是将两种材料有机的结合起来，有效的利用了钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性，并且得到了广泛的应用。但是在自然环境中，钢筋混凝土结构中的钢筋会受到严重的腐蚀，从而影响了其整体性能，降低了钢筋与混凝土之间的黏结力，对建筑结构的可靠性、耐久性和适用性产生影响。关键词：钢筋混凝土结构腐蚀防护中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：钢筋混凝土结构一直被当作一种节能、经济且用途广泛的建筑材料，但是在建筑的使用过程中由于受到腐蚀，其性能会降

2、低，这也是国内外建筑行业共同关注的话题。本文对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀因素进行了分析，希望对工程建设起到帮助作用。一、钢筋的电化学腐蚀1、钢筋电化学腐蚀原理。钢筋混凝土结构中，在具备阳极、阴极、阳极与阴极间的电连接及电解质的条件下，会以微观腐蚀电池及宏观腐蚀电池的形式，在阳极和阴极发生氧化还原反应。具体过程如T：钢筋混凝土中，Fe为阳极，02与水共同构成阴极，钢筋为阳极与阴极间的电连接，混凝土孔隙液为电解质。在阳极区和阴极区会产生如下反应：阳极区反应为Fe—Fe2++2e-。阴极区反应为02+2H20+4e—*40H-o阳极区产生的Fe2+由钢筋表面向周围水溶液扩散，阴极

3、区产生的0H-由水溶液通过混凝土孔隙到达阳极，在这种情况下会发生以下反应：Fe2++20H—>Fe(OH)2OFe(OH)2又可与02发生进一步反应：在氧气充足条件下，有4Fe(OH)2+02+2H20—4Fe(OH)3,2Fe(OH)3-Fe203+3H20。在氧气不足条件下，有6Fe(OH)2+02—2Fe304+6H20。2、钢筋混凝土结构腐蚀模型。钢筋腐蚀可分为2个阶段：一是腐蚀积累阶段，此阶段由于C1-的侵蚀或混凝土的碳化作用，使钢筋表面钝化膜开始破坏；二是腐蚀破坏阶段，此阶段钢筋的腐蚀破坏了构件耐久性，使构件承载能力下降，此时对构件进行维修的成本较高。腐蚀破坏阶

4、段又分为2个阶段：第一阶段为从钢筋开始腐蚀到混凝土表面出现裂缝阶段，第二阶段为混凝土表面出现严重的开裂、剥落阶段，这一阶段混凝土结构性能被严重破坏。二、影响钢筋腐蚀的因素1、水对混凝土中钢筋腐蚀的影响。在混凝土中钢筋发生腐蚀的过程中，水发挥着重要作用。水是混凝土中形成电解质的必要条件，也是使钢筋发生化学反应所必需的反应物。此外，水还起到扩散离子的作用，为化学反应提供了适当的反应环境。水对钢筋的腐蚀的影响与水的含量有关。根据钢筋混凝土结构与水接触情况的不同，可分为水下覆盖区、水气共存区、大气干燥区3种情况。在水分覆盖区，因缺乏化学反应时所需的02,阴极反应进行困难，电化学腐蚀

5、所引起的作用较小；在大气干燥区，混凝土结构孔隙水含量很少，电化学腐蚀所需的电解质条件无法满足，电化学腐蚀速率较低；在水气共存区，提供了适量的水、02和温度等条件，容易产生氧浓差极化、电化学腐蚀等反应，破坏钢筋。综合考虑各种情况，笔者发现，水对混凝土中钢筋腐蚀的影响具有以下规律：(1)当混凝土孔隙水含量较多时，会引起腐蚀电位降低，从而加快钢筋腐蚀速率。(2)当混凝土孔隙水含量处于饱和及过饱和时，腐蚀电位降低，但此时由于过氧控制下阴极的极限腐蚀电流降低，会导致钢筋腐蚀速率下降。(1)当混凝土孔隙含水量极高时，会发生氧浓差极化,加快钢筋腐蚀速率。2、温度对钢筋腐蚀速率的影响。在阳

6、极区，温度的升高使参与腐蚀反应的离子的溶解度提高，从而使混凝土孔隙溶液中离子的活动能力提高，提高了阳极的反应速度。在阴极区，随着温度的升高，02在水中的溶解度降低，当温度超过一定值后，离子溶解度也会降低，从而降低了钢筋腐蚀速率。Pruckner根据电化学动力学原理建立了温度T(绝对温度)对钢筋腐蚀速度的影响模型，如图1所示。图IPruckner钢筋腐蚀生产模型影响系数式(1)中，icorr,298k为298K时的腐蚀速度，E为活化能，R为摩尔气体常量，T为热力学温度。在考虑温度对钢筋腐蚀速率的影响时，应根据阿仑尼乌斯方程及反应速率方程进行理论分析，阿仑尼乌斯方程式为k=A・

7、e(Ea/RT)o(3)式(3)中，k为速率常数，A为指前因子，Ea为表观活化能，R为摩尔气体常量，T为热力学温度。反应速率方程式为r=k•[A]a•[B]B…。(4)式(4)中，r为物质反应的瞬时速率，k为速率常数,[A],[B]…为反应物质的浓度，a,B为反应级数。对于式(4),当温度升高时，反应速率常数K增大，而反应速率r与反应物尝试有关。在钢筋混凝土结构中，随着温度的升高，钢筋的腐蚀速率与反应物02的浓度是有关的，反应速率的大小取决于k•[02]的大小。在钢筋的电化学腐蚀过程中，根据不同环境条件下阳极及阴极