混凝土中鋼筋腐蝕與防護(hù)(論文資料)(存儲版)
【正文】 板下方和接縫附近，可以見到大量 這樣的 “泛白 ”物質(zhì)，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。鋼與不銹鋼由于材質(zhì)不同，在混凝土 (介 質(zhì) )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(dǎo)電通路 )；二者直接相連，構(gòu)成電子通路。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(zhì)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。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。由此可以看出， 鋼筋 表面的 “鈍化膜 ”對保護(hù) 鋼筋 是非常重要。 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(shù)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。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。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。 混凝土中 鋼筋 腐蝕的動力學(xué)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(yùn)作和發(fā)展， 尚需要其他條件。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 )。不同金屬連接時可構(gòu)成 “電 池偶 ”。然而它畢竟有一定溶解度，在無離子水中一般為，當(dāng)有 Cl、 SO 2 K+、 Na+等離子存在時，其溶解度會大大提高。高質(zhì)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(hù) (隔離環(huán)境 )，但此作用是有限的，這是混凝土的多孔性本質(zhì)所決定 的。但同時應(yīng)該充分認(rèn)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(jié) 構(gòu)物的耐久性，其意義也是重大而深遠(yuǎn)的。所謂 “中性化 ”，即是環(huán)境中的 CO SO酸雨、工業(yè)酸性介質(zhì)等， 滲入混凝土中并與其含物質(zhì)堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣 “中和 ”的結(jié)果，降低了混凝土的堿度和 含堿 的數(shù)量。如在 a 點 (酸性 )， Fe++是熱力學(xué)最穩(wěn)定的形態(tài)， 即鐵在酸性介質(zhì) 中是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，它有轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe++的原動力。 混凝土對 鋼筋 的化學(xué)保護(hù)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(dá) 8%～15%)。 我國混凝土外加劑種類繁多，特別是含氯鹽的早強(qiáng)、防凍劑，已經(jīng)給我國一批建筑物帶來嚴(yán) 重的 鋼筋 腐蝕危害 (包括國家級 重要建筑物 )。 海砂 由于海砂 含有不等量的氯離子，能夠刺激 鋼筋 銹蝕，我國相關(guān)規(guī)范不推薦或嚴(yán)格限制使 用海砂?？傊┕べ|(zhì)量對于保 護(hù) 鋼筋 、保證結(jié)構(gòu)物的耐久性，在任何情況下都起著關(guān)鍵作用。 設(shè)計與規(guī)范 我國相關(guān)設(shè)計規(guī)范，多以混凝土 “抗壓強(qiáng)度 ”為主要甚至唯一標(biāo)準(zhǔn)，而混凝土對 鋼筋 的保護(hù) 能力，主要取決于 “密實性 ”和 鋼筋 表面混凝土層的厚度。如此周而復(fù)始，直到突然斷裂。應(yīng)該說明的是，從 鋼筋 銹蝕、混凝土順 鋼筋 開裂到構(gòu)件破壞，是一個復(fù)雜的 演變過程，不僅取決于 鋼筋 銹蝕的發(fā)展 速度，也取決于構(gòu)件的承載能力及鋼筋 的受力狀態(tài)等。由此引出兩個重要觀念：一是要阻止 鋼筋 生銹， 二是 鋼筋 銹蝕一旦發(fā)生或初見混凝土順 鋼筋 開裂時，就立即采取防護(hù)措施。 鋼筋 銹蝕破壞的主要破壞特征可歸納為： (1)混凝土順 鋼筋 開裂 混凝土具有較好的抗壓性能，但其抗折、抗裂性差，尤其 鋼筋 表面混凝土缺乏 足夠的厚度時 ， 鋼筋 銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹，足以使 鋼筋 表面發(fā)生混凝土順鋼筋 開裂。我國存在著廣泛的腐蝕環(huán)境， 北方地區(qū)使用化冰鹽有增無減，而橋梁道路卻未采取應(yīng)有的防護(hù)措施 (甚至 “規(guī)范 ”中無防 鹽腐蝕要求 )；我國海岸線很長，而大規(guī)模的基本建設(shè)大都集中于沿海地區(qū)，以往的海港碼 頭等工程，多數(shù) 達(dá)不到設(shè)計壽命要求；特別是沿海一帶河砂已呈短缺現(xiàn)象，濫用海砂則其害 無 窮；我國還有廣泛的鹽堿地 (石油基地 )，其腐蝕條件更為苛刻；特別應(yīng)該指出的是，我國工 業(yè) 環(huán)境中的建筑物，其 鋼筋 銹蝕破壞十分普遍與嚴(yán)重，有調(diào)查報告表明，大多數(shù)工業(yè)建筑達(dá) 不 到設(shè)計壽命的年限，目前正在進(jìn)入大規(guī)模修復(fù)的時期。我國臺灣重修澎湖大橋和 不斷發(fā)生 的 “海砂屋 ”事件，也是氯鹽腐蝕 鋼筋 所造成的?；诖?，美 國總結(jié)正反兩個方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，提出了 “立足前期措施，著眼長遠(yuǎn)效益 ”，并強(qiáng)行實施基 建工程管理中的 “全壽命經(jīng)濟(jì)分析法 ”(LCCA)。 美國 1984 年報道，僅就橋梁而言， 萬座 鋼筋 混凝土橋，一半以上出現(xiàn)鋼筋 腐蝕破壞， 4 0%承載力
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