混凝土中钢筋锈蚀机理及防治措施.pdf
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1、2 0 1 2年第 3期( 总 1 8 4期 ) 安徽建筑 一 I一 I BI I I l ll Bi l l i i - 施 工 技 术 研 究 与 应 用 混凝土中钢筋锈蚀机理及防治措施 Re i n f o r c e me n t Co r r o s i o n Me c h a n i s m l n Co n c r e t e a n d i t s Pr e v e n t i o n Me a s u r e 徐慧珠 , , 熊文凯z ( 1 安庆市城乡规划设计院 , 安徽安庆2 4 6 0 0 0; 2 安徽艺源建筑艺术设计有限责任公司安庆分公司 , 安徽安庆2 4 6
2、O O 0) 摘要: 文章论述了 锈蚀钢筋混凝土耐久性问 题 中 钢筋锈蚀的机理、 锈 蚀的不同研 究方法、 混凝土开裂时钢筋的锈蚀量 以及 防止氯 离子侵 蚀的 防护措施 。 关键词: 钢筋锈蚀; 机理; 锈蚀量; 防护措施 中图分类号 : T U 5 2 8 5 7 1 文献标识码 : B 文章编号: 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 3 - 0 0 8 4 - - 0 2 0 前言 混凝土结构是现如今建设领域中应用最为广泛的结构形 式, 由于使用环境的多样化以及工业污染的E t 益加剧, 混凝土 结构受环境侵蚀的危害性也 日益严重, 钢筋锈蚀是影响混凝土 耐久性
3、的主要因素之一, 因此, 弄清钢筋锈蚀的机理及防腐的 措施是混凝土耐久性的重要课题。 1 混凝土中钢筋锈蚀机理 1 1混凝土中钢筋锈蚀机理 混凝土中钢筋的锈蚀具有一般电化学浮士德特征, 即在锈 蚀钢筋表面至少同时进行两个电极反应。 一个是金属的阳极溶 解反应, 即金属被氧化, 以离子形式转入溶液, 其化学反应方程 式为 : Fe -* Fe 2 e 在阳极附近, 与 O H。 形成难溶的 ( 0 哪 并在富氧条 件下进一步氧化为 ( D 奶, , l i p : 2 + + 2 0 一 ( 0 4 F e ( O H) 2 + 0 2 +2 1 1 2 O - - * 4 F e ( O H
4、) 3 r e ( O H ) , 脱水后, 变成疏松、 多孔、 非共格的红锈 忍2 0 , , 即 2 F e ( O H ) : - * F e 2 0 3 日2 0 在少氧条件下 , F e( 0 H ) 2 氧化不很完全 ,部分形成黑锈 F e 3 0 4 , 即: 6 F e ( O H h + O 2 2F e 4 +6 H 2 0 因此, 最终的锈蚀产物取决于供氧状况。 锈蚀的阴极过程是溶液中各种去极化剂在腐蚀 电池的阴 极上被还原的过程。对于金属腐蚀来说, 氢离子和氧分子的阴 极还原反应是最常见的两个阴极去极化过程, 相应发生的金属 腐蚀分别称为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 当混凝土构
5、件处于强酸或 较强酸性环境介质中时, 则可能发生析氢腐蚀 , 此时, 由于钢筋 处于在混凝土包围中, 腐蚀反应产生的氢气很难即使排出, 氢 气在钢筋锈蚀时进入钢筋之中, 极易产生“ 氢脆” 现象。当混凝 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 3 2 6 作者简介: 徐慧珠( 1 9 7 7 - ) 。 女, 安徽安庆人 , 毕业于安徽建筑工业学 院, 学士 , 工程师。 土构件处于含有溶解氧的中性或者碱性介质中, 由于氢离子浓 度很低, 则发生吸氧腐蚀。 由钢筋腐蚀的电位 - P H可知,混凝土中钢筋腐蚀的类型 为: 4 P Hi1 1 5时, 发生吸氧腐蚀 ; P H4时, 发生析氢腐蚀。 在
6、正常情况下( 强酸或较强酸性环境除外 ) , 混凝土的 P H值均 大于6 , 因此, 混凝土中的钢筋腐蚀为吸氧腐蚀。 在阴极区, 大气中的氧扩散至钢筋表面并溶解于钢筋表面 的水膜, 由它吸收阳极传来的电子 , 发生还原反应, 即: 0 2 + 2 H2 0+ 4 e - - - * 4 0H 在阴极产生的 O H- 通过混凝土空袭中的液相被送往阳极, 这样, 就形成了腐蚀电流的闭合回路 , 如图 1 所示。 田 1 自 然气候环境、 人工气候环境模拟环境下混凝土内钢筋锈蚀机理 1 2混凝土中钢筋锈蚀的条件 未被腐蚀的混凝土对其内部的钢筋具有良好的保护作用, 这是因为混凝土呈强碱性, 其 P
7、H值约为 1 2 1 3 , 在这样的强碱 性环境中,钢筋表面形成一层致密 的氧化膜 ( 其厚度约为 2 0 6 o的水化氧化物 ri f e 0 3 ta t t o o) , 使钢筋处于钝化状态不被 腐蚀。 但是, 如果由于某种原因破坏了钢筋表面的钝化膜, 则在 适宜的条件下钢筋就会发生锈蚀。 混凝土中的钢筋锈蚀属于电化学腐蚀, 根据腐蚀电化学原 理, 混凝土中钢筋锈蚀的发生必须具备以下三个条件: 在钢筋表面存在电位差, 构成腐蚀电池 ; 钢筋表面的钝化膜破坏, 处于活化状态 ; 在钢筋表面有腐蚀反应所需的水和溶解氧。 至筑 _ 安徽建筑 2 0 1 2年第 3期( 总 1 8 4期 )
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