混凝土中鋼筋腐蝕與防護(論文資料)(文件)
【正文】 在我國，通過不適當使用外加劑引發(fā)的問題，是影響 鋼筋 腐蝕和混 凝土耐久性的一個重要方面。 混凝土對 鋼筋 的化學保護作用 水泥水化過程中，可產(chǎn)生一定量的氫氧化鈣 (對于普通硅酸鹽水泥可達 8%～15%)。為說明此問題， 現(xiàn)引用世界著名腐蝕學家布拜 ()教授提出的電位 pH圖 (圖 1)來進一步解釋。如在 a 點 (酸性 )， Fe++是熱力學最穩(wěn)定的形態(tài)， 即鐵在酸性介質 中是熱力學不穩(wěn)定的，它有轉變?yōu)?Fe++的原動力。研究表明，當 pH＜ 時， 鋼筋 表面的氧化物是不穩(wěn)定的，即對 鋼筋 沒有保護作 用；當 pH 處在 ～ 之間時， 鋼筋 表面的氧化膜不完整，即不能完全保護 鋼筋 免受腐 蝕；只有當 pH＞ 時， 鋼筋 才能完全處于鈍化狀態(tài)。所謂 “中性化 ”，即是環(huán)境中的 CO SO酸雨、工業(yè)酸性介質等， 滲入混凝土中并與其含物質堿發(fā)生化學反應，這樣 “中和 ”的結果，降低了混凝土的堿度和 含堿 的數(shù)量。 混凝土保持適當?shù)母邏A度，不僅對于保護 鋼筋 有意義，而且對于保持水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性 也是非常重要的。但同時應該充分認識 到， 使水泥 (混凝土 )保持必須的堿度和堿儲量［ Ca(OH)2］，對于防止 鋼筋 銹蝕、保證結 構物的耐久性，其意義也是重大而深遠的。因此，水泥 石、混凝土就其物理本質來說，即是一種多孔材料。高質量、高密實的混凝土，對于其內(nèi) 鋼筋 可能提供較好的物理保護 (隔離環(huán)境 )，但此作用是有限的，這是混凝土的多孔性本質所決定 的。混凝土 “堿 ”的損失速度，取決于混凝土內(nèi)的堿儲量、混凝土的密實性、環(huán) 境介質條件等。然而它畢竟有一定溶解度，在無離子水中一般為，當有 Cl、 SO 2 K+、 Na+等離子存在時，其溶解度會大大提高。目前我國存在大面積 “酸雨區(qū) ”，主要是工業(yè)、汽車排放出的大量SO NO NO 等酸 性氣體造成的： SO2+H2O+Ca(OH)2=CaSO3+2H2O NO2+H2O+Ca(OH)2=CaNO3+2H2O 此外，工業(yè)污水、跑冒滴漏中的酸液、酸氣，可直接中和混凝土中的堿，并同時破壞水 泥石的其他組分，破壞更為迅速和嚴重。不同金屬連接時可構成 “電 池偶 ”。同一 鋼筋 混凝土構件處在不同環(huán)境中 ，也能構成 宏電池。所謂 “微電池 ”，就 是在 鋼筋 表面形成許許多多的微小電池 (陰極與陽極 )。通常情況下是以大量微電池形式存 在的，有時也發(fā)生宏電池腐蝕。 混凝土中 鋼筋 腐蝕的動力學與速度 混凝土中 鋼筋 在許多情況下可具備 “腐蝕電池 ”的條件，然而 “腐蝕電池 ”的運作和發(fā)展， 尚需要其他條件。如較干燥的混凝土中，盡管腐蝕 電池可能存在，但效率很低， 鋼筋 腐蝕可無大影響。即使是陰極有足夠的氧或混凝土含有一定的水 (電阻低 )，只要 “鈍化膜 ”較 完整， 鋼筋 腐蝕速度可以很低或可以忽略。當氧不足或缺乏時，陰極過程受阻，腐蝕效率取決于陰極反應的速度。由此可看出，混凝土密實或與環(huán)境隔離的措施，對于防 鋼筋 腐蝕具有重要意義。鑒于多功能、綜合性 鋼筋 阻銹劑在國內(nèi)外的迅速發(fā)展， 鋼筋 阻銹劑業(yè)已成為當今 世界防 鋼筋 腐蝕的主要技術措施之一。 總之，凡是能阻止陰極過程、陽極過程或增大陰、陽極之間阻力的技術手段與措施，對于防 止或減緩混凝土中 鋼筋 腐蝕都是有效的。 (3)阻力控制。由此可以看出， 鋼筋 表面的 “鈍化膜 ”對保護 鋼筋 是非常重要。 (1)陽極控制。根據(jù)歐姆定律，腐蝕電流 (腐蝕速度 )可表示為： I=VpVa/R 式中 Vp——陰極電位； Va——陽極電位； R——陰極、陽極之間電阻?？缮?2價或 3 價鐵的氧化 物與水化物 (取決于氧的供給 )。完全具備了腐蝕電池的必要條件，更何況混凝土中不同部位其含介質的成分、濃度也 各有不同， 鋼筋 表面鈍化膜的完整性不同，堿度不同或隨時間而變化 (如混凝土碳化 )等，都 是形成微電池腐蝕的條件。這正是大量海工結構物，水線部位腐蝕嚴重的原因之一。鋼與不銹鋼由于材質不同，在混凝土 (介 質 )中具有不同的電極電位，二者之間存在電位差；混凝土中含有水分、潮氣和各種離子 (離 子導電通路 )；二者直接相連，構成電子通路。 鋼筋 混凝土在多數(shù)情況下滿足 鋼筋 腐蝕的電化學條件 ，同時具備腐蝕電池發(fā)展的條件。北京一些立交橋 (如西直門立交橋 )，橋面板下方和接縫附近，可以見到大量 這樣的 “泛白 ”物質，并可見明顯的 鋼筋銹蝕破壞和混凝土表層粉化現(xiàn)象，這是由于常年撒 鹽或鹽水 (化冰雪 )所引起的。因此 ，密實的混凝土，不僅對鋼筋 提供好的物理保護作用，而且由于堿度不易損失，從而能對鋼 筋提供更好的化學 (電化學 )保護作用。 混凝土堿度的易失性 (化學活性 ) 混凝土的高堿性是保護 鋼筋 的必要條件，而水泥水化產(chǎn)物中，最具活性、最不穩(wěn)定的就是以 氫
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