混凝土中鋼筋腐蝕與防護(論文資料)(編輯修改稿)
2024-12-07 00:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 土的高堿度，主要來源于水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣和少量氫氧化鈉、氫氧化鉀 (pH＞ )。鉀、鈉離子含量高時，能刺激 “堿集料反應 ”，因此，限制其含量十分必要。然而，認 為 “水泥堿度越低越 好 ”的看法，也是十分有害的。在為避免 “堿集料反應 ”而尋求 “低堿 度水泥 ”的同時，切莫忘記，長期保持混凝土的高堿度 (至少 pH＞ )，是 鋼筋 得到保護 的起碼條件，也是保證混凝土耐久性的關鍵問題之一。堿度過低的水泥，對于 鋼筋 混凝土應 限制使用， 或使用時同時采取防腐蝕技術措施 (如用耐腐蝕 鋼筋 、涂層 鋼筋 、摻 鋼筋 阻銹劑 等 )。 海砂 由于海砂 含有不等量的氯離子，能夠刺激 鋼筋 銹蝕，我國相關規(guī)范不推薦或嚴格限制使 用海砂。這是完全必要的，國內(nèi)外濫用海砂造成的危害不乏實例。從另一個角度講，海砂也 是可利用資源，日本即是成功開發(fā)利用海砂的國家之一，主要是同時采取防氯離子腐蝕的技 術措施 (如摻加 鋼筋 阻銹劑等 )。在我國，如日本那樣嚴格而合理地開發(fā)利用海砂資源已提到 日程上來 (據(jù)悉寧波地區(qū)已經(jīng)發(fā)布文件，采取加 鋼筋 阻銹劑等措施后開放使用海砂 )。總之， 嚴格界定海砂的使用，是我國建設中面臨的新問題，意義重大。 摻合料、外加劑 各種摻合料 (粉煤灰、礦渣等，用于改善水泥性能，降低成本 )，正在大力發(fā)展中。凡是能提 高混凝土密實性、增強對 鋼筋 保護能力者，均有利于結構物的耐久性；然而，一些摻合料能 降低混凝土的堿度和堿儲量，這是不利于對 鋼筋的保護的，甚至可引起 鋼筋 腐蝕 (與摻合料的性質、摻加量等有關 )。這一點應該引起重視，在摻合料的研究和應用中，考慮 其對混凝土作用的同時，必須考慮到對 鋼筋 的影響。 我國混凝土外加劑種類繁多，特別是含氯鹽的早強、防凍劑，已經(jīng)給我國一批建筑物帶來嚴 重的 鋼筋 腐蝕危害 (包括國家級 重要建筑物 )。盡管已經(jīng)有使用限制規(guī)定，但此類工程事故仍 時有發(fā)生。含硫酸鹽的外加劑種類更多，硫酸鹽也刺激 鋼筋 腐蝕 (不及氯鹽明顯 )。國外研究 表明，許多外加劑在短期內(nèi)能改善和提高混凝土的某些性能，但對其長期耐久性并無改善， 甚至明顯降低其耐久性。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。 二、 混凝土對 鋼筋 的保護及 鋼筋 腐蝕的電化學性質 混凝土對 鋼筋 的物理化學保護作用 混凝土對 鋼筋 的物理保護作用 混凝土將 鋼筋 完全覆蓋，在一定時期內(nèi)，將 鋼筋 與外界環(huán)境隔離。這樣， 鋼筋 在相對干燥 ( 如相對濕度低于 65%)和缺乏腐蝕性離子的條件下， 鋼筋 可保持不銹狀態(tài)。應該說，這種單純 的物理隔離作用是很難長期保持的，因此其保護作用也是有限的。 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%)。氫氧化鈣 的溶解度很小，通常以固體形式存在。然而，它能使混凝土保持高堿度 (液相 pH＞ )在 有鈉、鉀離子存在時，其堿度還要高些 (如 pH＞ )。 鋼鐵 (包括 鋼筋 )在高堿度環(huán)境中是不會腐蝕的，這是由鋼鐵的本性決定的。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。 該圖以鐵的電位為縱坐標，以 pH 為橫坐標，繪制了FeH2O 體系的二元平衡圖。在鐵的腐 蝕過程中，電位是控制鐵的離子化過程的因素，而水溶液的酸堿度 (pH)則是控制腐蝕產(chǎn)物穩(wěn) 定性的因素。圖中對應于一定電位與一定 pH 的交叉點，即表示鐵、鐵離子或氧化物所處的熱 力學最穩(wěn)定的形態(tài)。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。腐蝕過程就是鐵變成鐵離子的過程 ，因此，通常鋼鐵是不耐酸的；若處在 b 點 (高堿性 )， Fe2O3 是熱力學最穩(wěn)定的形態(tài)，即 Fe++是會轉化成 Fe2O3 的，當這層鐵的氧化物完全覆蓋在鐵表面時，將鐵與水介 質隔離，鐵的腐蝕便停止了。這就是在高堿性環(huán)境中耐腐蝕的原因。 國內(nèi)外研究與實踐均表明，混凝土的高堿度對于保護 鋼 筋 和保持結構物的耐久性，都是極端 重要的。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)。因此，混凝土對 鋼筋 的保護作用， 與其說是物理保護作用不如說是化學保護作用，也就是說，混凝土的高堿度，是保護 鋼筋 不 銹蝕的最重要的條件，通常將 pH＞ 稱作保護 鋼筋 的 “臨界值 ”。 應該說明，上 述 “臨界值 ”并不是一成不變的，如當有氯離子存在時，圖 2 中的 “腐蝕區(qū) ” ，甚至在更高的堿度下 鋼筋
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