混凝土基础知识--钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀

日期: 2018-10-10
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要了解邦特希锂基混凝土密封固化剂对于地坪的作用,首先要了解下地坪的基础材料混凝土。

钢筋混凝土结构材料的腐蚀形态可分为两种:一是由于混凝土的耐久性不足,其本身被腐蚀破坏:二是混凝土本身未腐蚀,但是由于外部介质的作用,渗人了能激发钢筋腐蚀的离子,使钢筋表面的钝化作用丧失,引起钢筋的锈蚀。

在通常情况下,混凝上孔隙和毛细孔中充满了由于水泥水化时产生的氢氧化钙饱和溶液,其碱度很高,pH值在12以上。混凝上中的钢筋处于高碱度的环境中,表面沉积一层致密的氢氧化铁薄膜,处于钝化状态,即使有空气和水分进人,也不会导致钢筋的腐蚀。

当混凝土侵人了酸性气体等物质,使其液相碱度降低时,钢筋从钝化状态转化为活化状态,此时若有空气和水分进人,钢筋便开始锈蚀。酸性气体沿着混凝土的裂缝或孔隙从外部逐渐向内部渗透,与混凝土孔隙中的氢氧化钙溶液产生中和反应,比如空气中的二氧化碳就属于这类气体,它与混凝土中氢氧化钙的作用称为碳化作用。其反应式如下:

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

生成的碳酸钙为微溶的化合物,其饱和溶液的pH值为9,远小于钢筋保持钝化状态pH值必须大于11.5的要求。因此,空气中大量二氧化碳的侵人,必定会引起混凝土中钢筋的腐蚀。

其他酸性气体,如SO2(二氧化硫)、H2S(硫化氢)、HCI(氯化氢)、NOX(氮氧化物)也可以与混凝土中的氢氧化钙反应(称为混凝土的中性化作用)。中性化作用对钢筋的腐蚀,除了使钢筋成活化状态产生锈蚀外,还由于它们生成的盐类会对钢筋产生腐蚀。

卤离子如Cl-、Br-、I-等对钢筋钝化膜有特殊的破坏作用,在钢筋保护层不被碳化或中性化的情况下,也会使钢筋产生腐蚀。氯离子是很常遇到的,其离子半径小,穿透力强,很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上,取代钝化膜中氧离子,使对钢筋起保护作用的氢氧化铁转变为无保护作用的氯化铁,因为氯化铁的溶解度比氢氧化铁的大得多。另外,氯离子到达钢筋表面的数量是不均匀的,使局部区域产生大阳极小阳极腐蚀,这种坑蚀或局部腐蚀对结构的危害极大。

上述诸多外部介质的引人,使钢筋表面的钝化作用丧失,引起了钢筋的锈蚀。钢筋的锈蚀产物称作铁锈,一般是Fe(OH)3(氢氧化铁)、Fe(OH)2(氢氧化亚铁)、Fe3O4·H2O(水合四氧化三铁)、Fe2O3(三氧化二铁)等,其体积比原金属体积增大2-4倍。由于体积膨胀,混凝土产生巨大的辐射压力,其数值可达30MPa,大于混凝土的抗拉极限强度,使混凝土沿着锈蚀的钢筋产生裂缝(俗称顺筋裂缝)。顺筋裂缝进一步成为腐蚀性介质渗人到钢筋表面的通道,加速了钢崩的腐蚀。钢筋在顺筋裂缝中的锈蚀速度往往比裸露时还快,等到混凝土表面的裂缝发展到足够大时,混凝土保护层开始剥落,并直至丧失强度和承载能力,导致混凝土破坏。

混凝上结构的腐蚀保护重点是保护埋在混凝土中的钢筋。影响混凝土中性化(包括碳化)速度,导致钢筋腐蚀的因素很多,但主要是混凝土自身的密实度,即抗渗性能。混凝土抗渗性能愈高,外界气体向其内部渗透则愈困难·一般混凝土构造的设计寿命约40-60年,若包覆钢筋的混凝土较薄(15-20mm),则必须涂覆涂料,阻挡二氧化碳等腐蚀性介质渗人混凝十中,更好地防止钢筋腐蚀。

参考文献:《地坪涂料与涂装工》


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