钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的原因及对结构性能退化的影响.pdf

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1、钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的原因及对结构性能退化的影响陈强摘要：简要阐述了混凝土中钢筋锈蚀的现状，钢筋混凝土钢筋锈蚀的原因，分别从锈蚀钢筋力学性能、混凝土锈胀开裂、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能及基本构件性能退化等方面介绍了钢筋锈蚀对混凝土结构性能退化的影响及提出了检测混凝土构件中钢筋的锈蚀状态得方法。关键词：混凝土结构钢筋的锈蚀结构性能退化检测在影响钢筋混凝土耐久性的众多因素中，钢筋腐蚀引起的混凝土结构构件的耐久性降低，结构安全性降低所造成的工程损坏事例不断发生，由此带来的工程损失及处理费用也迅速增加。在我国，对混凝土中钢筋腐蚀问题还

2、没有引起足够的重视，还没有组织全面系统的调查，但近年来也日益暴露出严重的钢筋腐蚀破坏。由此可见，钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性损伤的一个主要原因，而且造成损失巨大。对处于蓬勃建设高潮的我国，如不及早吸取经验教训，加强科研，采取措施提高钢筋混凝土的防腐性，若干年后，钢筋腐蚀造成的恶果势必要严重爆发，这正是我们目前面临的严峻问题。1混凝土结构中钢筋锈蚀的原因混凝土中钢筋的锈蚀速度受很多因素的影响，周围环境中对结构有不良作用的介质(气体、液体、固体)、温度、湿度、冰冻等是影响钢筋锈蚀速度的外因；混凝土的种类、渗透性、裂缝情况、碱度

3、、外加剂的使用、保护层厚度、混凝土的强度等级和质量等是影响钢筋锈蚀速度的内因。对温度、湿度单因素对钢筋锈蚀速度的影响进行试验，得出在氯离子侵蚀和碳化的情况下，随着温度、湿度的提高混凝土内钢筋锈蚀速度提高的结论并建立起钢筋锈蚀速度与温度、湿度单因素之间的定量关系。1．1混凝土碳化引起钢筋锈蚀混凝土在水化作用时，水泥中氯化钙生成氢氧化钙，使混凝土中含有大量的氢氧根离子，使PH值一般可达到12．5一13．5，钢筋在这样的高碱环境中，表面容易生成一层钝化膜，研究结果表明，这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀，只有这层钝化膜遭到破坏，钢筋开始锈一1

4、2一蚀。混凝土硬化后，表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用，使氢氯化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙，使之碱性降低，碳化到钢筋表面时，使钝化膜遭到破坏，钢筋就开始腐蚀，而水下混凝土结构也有不少部分存在于二氧化碳环境中，对于普通的硅酸盐而言，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10％一15％，它作为水泥水化产物之一，一方面，它是混凝土高碱度的提供源和保证者，对保护钢筋起着十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不稳定的成分之一，很容易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，并逐步延伸钢筋，使钢筋开始锈蚀。1．2氯离子引起的钢筋

5、锈蚀氯离子侵蚀情况下钢筋锈蚀速度明显高于碳化的情况。不同温度、湿度条件下进行平均，氯离子侵蚀下钢筋锈蚀电流密度比碳化情况下提高了3．5倍。氯离子侵蚀到混凝土内部时，能够明显降低混凝土的电阻，而碳化仅能使混凝土脱钝。氯离子进行混凝土通常有两种途径：其一是“掺入如含有氯盐的外加剂，使用海砂，施工用水含氯盐，在含盐环境中搅拌，浇筑混凝土时，其二是”渗入“环境中的氯盐通常通过混凝土的宏观、微观缺陷，渗入到混凝土中并达到钢筋表面，直接或间接破坏混凝土的包裹作用及钢筋钝化的高碱度两种屏障，使之发生锈蚀继而锈蚀产物体积膨胀，使混凝土保护层开裂

6、与脱落。氯离子引起钢筋锈蚀可以从以下几个方面分析：(1)破坏钝化膜混凝土属于碱性材料，其孔隙溶液的PH值为12-14，因而对钢筋具有较好的保护作用，有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜，但这种钝化膜只有在高总第110期江西建材1／2010碱环境中才是稳定的。如果周围环境PH值降到11．8时，钝化膜就开始变得不稳定，当PH值继续降到9．88时，钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏，使得进入混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处，并使钝化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，从而使得钝化膜被破坏。(2)形成腐蚀电流无论混凝土碳化还是氯离子侵蚀，都可以引

7、起钢筋部分锈蚀，在钝化膜破坏处有腐蚀电流产生，在钝化膜破坏还与未破坏区这间存在电位差，有宏电流产生，但微电流要比宏电流大得多。又因为氯离子的存在大大降低了混凝土的电阻率，并且氯离子和铁离子的结合可以形成易容于水的氯化铁，从而加速了腐蚀产物向外的扩散过程，并由于宏观腐蚀电流在钝化膜破坏区边边缘最大，使得靠近钝化区的边缘的局部钝化膜破坏较快，这种现象称为局部锈蚀钢筋的“边缘效应”。正是由于混凝土结构中氯离子的存在，大大降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，强化了离子通路，提高了腐蚀电流的效率，从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程，氯离子对混凝土中

8、钢筋锈蚀更严重更快速．而氯化物是钢筋的一种活化剂，它能置换钝化膜的氧而使钢筋发生溃烂性腐蚀，而氯盐是高吸湿性的盐，它能吸收空气中的水分变成液体，从而使氯离子从扩散作用变成渗透作用，达到氯离子，透过保护区去腐蚀钢筋的目的。(3)氯离子与水泥的作用及对钢筋锈蚀的影响