混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性建筑工程技术毕业论文

1、四川职业技术学院毕业论文四川职业技术学院中钢筋锈蚀与结构耐久,别:业:建筑与环境工程系1建筑工程技术1级:09级3班1第13页共15页名:t=r.号:091062033034 1指导教师:完成时间:2011年12月第一章钢筋混凝土结构的组成材料1.1混凝土材料1.2钢筋材料第二章钢筋混凝土的腐蚀原理与过程2.12.22.32.42.5混凝土中钢筋腐蚀的基本理论 混凝土中气体、水、离子的传输过程 混凝土碳化诱导的腐蚀 氢离子诱导腐蚀 腐蚀防护知识及钢筋混凝土阻锈剂的使用55556第三章混凝土成分对钢筋的影响3.13.23.33.43.5抗碳化性能 抗氢离子侵入性能 胶凝材料对氢离子扩散系数的影响

2、 水泥用量对氢离子扩展系数的影响 腐蚀速率的影响因素66666第四章：钢筋混凝土表面处理和涂层4.14.24.34.44.54.6钢筋混凝土腐蚀的原因 防护与修补的方法 基层处理 填充混凝土中的裂缝与孔洞 砂浆与混凝土 混凝土表面的保护层777777第五章：钢筋混凝土结构的耐久性5.1混凝土结构的耐久性的含义 5.2提高混凝土的耐久性 结论参考文献致谢89111213混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性摘要：建筑工程安全性与耐久性在我国探讨话题中占据了越来越重要的地位，根 据建设部近几年的调查研究发现，国内大部分地区大多数钢筋混凝土建筑物在使 用寿命达到2530年后即需大修，甚至处于严酷环境下的钢筋混

3、凝土建筑物使用 寿命仅仅只有1520年。还有一部分工程在建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土 开裂等现象。钢筋混凝土腐蚀和耐久性成为当今一大研究对象。在本文将对钢筋混凝土结构发腐蚀性和耐久性做出一系列的探讨。关键词：钢筋；腐蚀性；耐久性Abstract: con structi on engin eeri ng safety and durability discussed topics in our country have occ upied more and more imp orta nt role in rece nt years, accord ing to the survey of

4、 the mini stry of con structi on, the study found in most parts of China most rein forced con crete buildi ng in the service life of 25 to 30 years to that n eed to overhaul, eve n in a harsh en viro nment of the rein forced con crete buildi ng use life only 15 to 20 years. And part of the p roject

5、in a few years after the compi eti on of the app ears rebar corrosi on, and con crete crack ing wait for a phenomenon. Rein forced con crete durability corrosi on and be the one big research subjects. In this paper will be of the rein forced con crete structure durability corrosi on resista nee and

6、hair make a series of discussi on.Keywords: rein forced; Corrosive; durability引言建筑工程安全性与耐久性在我国探讨话题中占据了越来越重要的地位，根据建设部近几年的调查研究发现，国内大部分地区大多数钢筋混凝土建筑物在使用 寿命达到2530年后即需大修，甚至处于严酷环境下的钢筋混凝土建筑物使用寿 命仅仅只有1520年。还有一部分工程在建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开 裂等现象。近年因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修的屡见不鲜，不足为奇。用 可持续发展观来看待这种现状，不仅会导致资源、能源不合理的消耗，而且还会 因大量失效

7、或毁坏的结构物拆除而形成大量的垃圾。 从西方先行国家的经验中可 以看出，混凝土结构修补和加固所需要的费用比新建的还要大得多。随着生产的 发展，一方面，处于严酷环境中的混凝土结构工程数量增多，另一方面水泥和混 凝土材料的性能有了很大的变化，而现有关混凝土结构设计与施工的规范很少考 虑这种情况。生产管理者和工人的知识和观念陈旧，对混凝土结构耐久性的认识 不足，耐久性设计和施工的技术夜不成熟，大大增加了当前混凝土结构工程的隐 患。面对当前严峻的形式和响应可持续发展的号召，只有加强建筑行业知识的更 新管理，并且加强在钢筋混凝土技术方面的着重管理， 跟上时代的步伐，大力更 新我们陈旧的知识观，用现代先进

8、的科技观来武装自己， 以此来承担建筑行业的 沉重使命。第一章钢筋混凝土结构的组成材料1.1混凝土材料1.1.1混凝土的强度普通混凝土是由水泥、砂、石和水按照一定的比例拌合，经凝固硬化后做成的人工石材 混凝土强度的大小不仅与组成材料的质量和配合比有关，而且与混凝土的养护条件、受力情况以及测定其强度时所用的试件形状、尺寸和实验方法也有密切关系。混凝土的强度等级， 是按照立方体抗压强度标准值确定的，用符号C表示，共有14个等级，即C15、C20、C25、混凝土强度C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。字母 C 后面的数字表示 以牛每平方毫米为单位的立

9、方强度标准值。其中，C50-C80属于高强度混凝土。可以通过立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度来恒定。1.1.2混凝土的徐变混凝土的变 荷载长期作用混凝土在长期不变压应力作用下，其应变随时间增加的现象称为混凝土徐变。形分为两类，一类称为混凝土的受力变形，包括混凝土一次短期加荷的变形； 下的变形等；另一类称为混凝土体积变形，包括混凝土由于收缩和温度变化产生的变形等。1.1.3混凝土的选用在实际工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋及对承受重复荷载的 构件，混凝土强度等级不得低

10、于C20。一般来说，以受弯为主的构件如梁、板，混凝土强度等级不超过C30;对于受压为主的构件如柱、墙，混凝土强度等级不低于C30。1.2钢筋材料1.2.1钢筋的种类目前我国钢筋混凝土结构中采用的钢筋和钢丝按生产、加工工艺的不同，可以分为热轧钢筋、钢丝、钢绞线、和热处理钢筋等。按照外形还可以分为光面钢丝、刻痕钢丝和螺旋肋钢 丝。光面钢丝和螺旋肋钢丝按直径分为4MM 9MM，共6种。3股和7股两种。钢绞线是由多根消除应力钢丝用绞盘绞结成一股而形成，可分热处理钢筋是将特定强度的热轧钢筋通过加热、淬火和回火等调制工艺处理的钢筋。热处理后钢筋的强度能得到较大的提高，而塑性降低并不多。1.2.2钢筋的选用

11、钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜采用HRB335和HRB400级钢筋，也可采用HPB235级和RRB400级钢筋，以HRB400级钢筋作为主导钢筋； 预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。HPB235级钢筋强度低，多作为现浇楼板的受力筋和构造筋；HRB335级，HRB400和RRB400级的钢筋强度较高，与混凝土的粘接力也好，多作为受力钢筋。第二章钢筋混凝土的腐蚀原理与过程2.1混凝土中钢筋腐蚀的基本理论2.1.1 一般性质一般情况下，混凝土是由沙、石、骨料等组成。混凝土碳化和氢离子的侵蚀这 两个主要过程会破坏混凝土中的钝化层（混凝土中孔溶液的PH值

12、一般大于12.5 ）。在建筑工程中，钢筋腐蚀经常会以不同的形式出现，其中主要有大范围 的全面腐蚀和小范围的局部腐蚀，全面腐蚀主要表现为导致混凝土早期开裂与剥 落，而局部腐蚀则表现为形成蚀坑。2.1.2腐蚀具备条件及腐蚀发生后的腐蚀速率影响因素 混凝土中钢筋腐蚀条件包括：发生阳极反应时、发生阴极反应时、阳极反应部位 阴极反应部位之间形成离子流时、形成电子流时。对于给定的混凝土品种，腐蚀 发生后的腐蚀速率主要与温度、 水分含量与混凝土的电阻、氧气可获性、孔溶液 的PH值等有关。腐蚀速率随着温度的升高而增大，这对混凝土碳化引起的腐蚀 都是这样形成的。2.2混凝土中气体、水、离子的传输过程2.2.1传

13、输机理在传输过程中，混凝土中的气体、水、离子的传输只可能发生在裂缝、集料边 缘与空隙中。主要是由压力水、绝对压力差引起的。在这一传输过程中的特征参 数主要有水吸收与渗透、离子活动性。2.2.2相对湿度的影响毛细管吸力对干燥混凝土比对湿或者潮湿混凝土更有效果，其表现为离子扩散 系数随着混凝土水分含量的增加而增加，对于气体来说，则反之。2.3混凝土碳化诱导的腐蚀混凝土含水量不同会表现出不同的腐蚀效果，由于混凝土高水分含量时，二氧化碳的扩散很低，而且碳化反应需要水，所以在相对湿度处于中等范围内时碳化 速率最大。一般情况下，碳化混凝土中钢筋腐蚀的产物通常比非腐蚀的金属体积 大。然而正因为这一问题导致了

14、在钢筋周围产生压力，然后出现可见裂缝，以至于最后导致了钢筋表面上的混凝土的剥落，从而影响了钢筋混凝土的耐久性能， 在这一过程中碳化产物起着非常重要的作用，铁锈之类的产物是导致混凝土剥落 不可代替的重要因素之一。所以在现代工程中规定了钢筋混凝土中保护层的厚 度，依据G101图集可知在一类环境下，墙的保护层厚度分别为20和15,柱子的保护层厚度为30,梁的保护层厚度为20、25和30，都是根据混凝土等级选择 参数。2.4氢离子诱导腐蚀2.4.1氢离子的副作用氢离子的副作用主要体现在增大了混凝土电导率、破坏钢筋钝化膜引起钢筋腐 蚀的可能、因混凝土中吸收了大量水分、 混凝土中氢氧化钙的降低、混凝土强度

15、 降低。2.4.2氢离子的扩散氢离子在混凝土中扩散最快的方式是含氢离子的水的毛细管吸收作用，并且或多或少的会造成更深的氢离子分布，混凝土的干湿循环也很有可能会加速氢离子 的侵入，循环为氢离子提供了绝对的侵入机会。 循环次数的加大更使氢离子的扩 散速率增大，就会在一定程度上对混凝土产生不利影响。氢离子含量与腐蚀风险 存在一定的联系，当质量分数小于 0.2%时属于低腐蚀风险，当质量分数等 于0.4%时，属于小腐蚀风险，当质量分数大于 1%寸，属于高腐蚀风险。2.5腐蚀防护知识及钢筋混凝土阻锈剂的使用加强腐蚀的防护可以提高混凝土的耐久年限和维修费用，以及提高混凝土的质量，在现实工程中经常采用一系列的

16、方法防护，例如，增加钢筋的保护层厚度、 使用更密实的混凝土、使用组锈剂作为外加剂、表面涂层或者贴砖、阴极保护、 增加防水膜、使用不锈钢等。其中使用不锈钢是用来防止早期破坏的最有前景， 最有效的措施之一。尽管钢材的成本较高，但是其防腐蚀效果很可观。阻锈剂是 降低钢筋腐蚀速率的一种物质。阻锈剂主要分为吸附性阻锈剂、钝化剂、罩面层形成型阻锈剂，在现实工程中，经常将其作为混凝土外加剂使用， 而且还会在 既有结构中使用。第三章混凝土成分对钢筋的影响3.1抗碳化性能胶凝材料种类的选择会影响抗碳化性能，例如选择掺高炉矿渣的混凝土比选 择普通硅酸盐混凝土的抗谈话性能差。 除此之外，水胶比也有一定的影响，一般

17、而言，水胶比增大会引起混凝土空隙增大和孔构造粗化。混凝土的碳化阻抗随着 水胶比值的增大而减小。3.2抗氢离子侵入性能3.2.1 主导性迁移过程在大多数情况下，这一过程包括扩散侵入和毛细管吸附，如果两种情况同时 产生时，扩散侵入的速度是非常慢的。相对于在平均尺寸空隙中的迁移可能导致 一系列的渣滓的侵入，从而使水和氢离子在小空隙中滞后，在大空隙中加速。通 过混凝土中的毛细管，空气和水侵入，从而形成了一种主导迁移使钢筋受到了腐 蚀，改变主导性迁移是最有效方法之一。3.2.2 氢离子扩散系数的类型主要分为真实扩散系数、表观扩散系数、有效扩散系数、稳态扩散系数、非 稳态扩散系数、潜在扩散系数和其他扩散系

18、数。3.3胶凝材料对氢离子扩散系数的影响胶凝材料一般可以分为：水硬性胶凝材料、潜在水硬性胶凝材料、火山灰质 材料、惰性材料。普通硅酸盐水泥扩展系数随着水化的进行而降低，从而也就随 着混凝土的龄期延长、温度升高、水泥细度的增大而降低。粉煤灰主要贡献是通 过水化产物对毛细孔产生堵塞作用。而石灰石则会降低混凝土抵抗氢离子侵入能 力。3.4水泥用量对氢离子扩展系数的影响保持水胶比不变，改变水泥含量时，考虑的产生影响的因素不同。因而，减 少水泥浆体积，扩散系数下降。但是却还是要有一定的水泥浆作为填充材料，以保证混凝土正常工作和安全工作。一般会认为集料周围的界面区比水泥浆体集体 的孔隙率大。当水泥用量在

19、300 400KG每方范围内时，会随着水泥用量的增 加，扩散系数存在轻微的稳态增加。(1)(2)(3)(4)(5)3.5腐蚀速率的影响因素胶凝材料类型的影响水胶比的影响胶凝材料用量的影响集料类型的影响混凝土组成的进一步影响4.1钢筋混凝土腐蚀的原因（1）（2）（3）（4）第四章：钢筋混凝土表面处理和涂层混凝土保护层的物理损失因碳化引起的碱度损失促进腐蚀的物质对混凝土的污染 领近电路安装引入到钢筋的杂散电流4.2防护与修补的方法（1）降低或者防止有害物质。如在表面增加涂层，对于有局部裂缝的部位进 行捆绑或者填充，以及将裂缝转化为接缝，安装外面板等。（2） 建立使钢筋表面保持或恢复到钝化状态的化学

20、条件。如对碳化混凝土的 再碱化是当前使用最多的方法之一，还有替换受污染或碳化的混凝土。（3）增加混凝土电阻率。（4）创造阴极区域电位不会驱动阳极反应的条件。4.3基层处理（1）高压水洗，具备有许多优点，材料除去速度快，除去深度深，对钢筋没有 损害，施工时处于免振模式，对承重基础没有损害。（2） 固体磨料喷砂法，这种方法是目前用途最多和使用最普遍的方法。它只能 与良好的抽风设施以及工作人员具有合适的防尘保护系统复合使用。（3）凿除、打磨和火焰清洗，凿除时能够很好的保护钢筋，火焰清洗是用温度 高达3000度左右的气焰对近表面混凝土进行加热处理。4.4填充混凝土中的裂缝与孔洞环氧树脂，环氧树脂浆灌浆

21、到裂缝中可产生刚性连接。它应该有足够长的工 作时间从而使之能够渗入到最小的裂缝中并只适用于干燥的裂缝中。水泥砂浆和悬浮液，它要具有足够的混合稳定性，足够的抗拉压强度，低收缩，低粘度，并 且与混凝土具有良好的总结性能，只有具备这些条件填充材料才能更好的发挥作 用。但是不同的裂缝填充材料还有特殊的要求，因此在实际选用填充材料时还要符合一些特定的要求。4.5砂浆与混凝土在现实工程中混凝土或砂浆还被用来提高混凝土保护层的厚度。喷射混凝土，水泥砂浆，聚合物改性水泥混凝土或砂浆，喷射聚合物改性水泥混凝土或砂浆， 冷固化树脂基混凝土或砂浆等可以作为混凝土的补充或替代材料。在某些方面还对砂浆和混凝土进行了要求

22、，如与混凝土粘接，收缩，抗碳化性能等 4.6混凝土表面的保护层三种表面防护系统在外观上有明显的区别：憎水处理，涂层。憎水剂：憎水处理并不是在混凝土或砂浆的表面形成一层可见的膜层。憎水 处理的目的是使得混凝土与砂浆对水排斥， 作为一项独有的措施，它能够防止毛 细作用吸入水。渗透深度对效果的耐久性起决定作用，憎水剂渗入的深度越深， 它能维持的有效时间越久。涂层：涂层可分为找平涂层和底层涂层。表面防护系统的有效作用很大程度 上取决于它的整体厚度和它的初始活性表面保护涂层的厚度。聚合物改性水泥灰浆可以用于钢筋表面的涂层。第五章：钢筋混凝土结构的耐久性5.1耐久性的含义在混凝土结构中，把混凝土抵抗环境介

23、质作用并长期保持其良好的使用性能 和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力，被称为耐久性。 5.2混凝土耐久性的相关规定（1）设计使用年限为50年，处于一类、二类和三类环境中的混凝土应符合 下表规定。结构混凝土耐久性的基本要求环境类别最大水灰比最小水泥用量最低混凝土 强度等级最大氯离子含量最大碱含量-一一0.65225C201.0不限制-二二A0.60250C250.33.0B0.55275C300.23.0三0.50300C300.13.0（2）设计使用年限为100年，处于一类环境中的混凝土应该符合以下规定： 钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为 C30;混凝土中最大氯离子含量

24、为0.06%;宜使用非碱活性集料；混凝土保护层应该按照表4-1的规定增加40% 当采用有效的表面防护措施时，可适当减少。并且在使用过程中要定期维护。（3）设计年限为100年的，处于二类和三类环境中的混凝土结构应采取专 门的有效措施。（4）对有抗冻、抗渗要求的混凝土结构，抗冻、抗渗等级应符合有关标准要求。表4-1纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm环境类 别板、墙、壳梁柱 C50C20C25-C45C50C20C25-C45 C50-一一201515302525303030-A202030303030B2520353035303025403540355.3提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择

25、水泥品种，根据混凝土工程的特点和所处的环境条件，选用水 泥。（2）消除混凝土自身的破坏因素。(3) 选用质量良好、技术条件合格的砂石骨料。(4) 改善施工操作，保证施工质量。(5) 掺入减水剂或引气剂，改善混凝土孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗 冻性有良好作用。(6) 控制水灰比及保证足够的水泥用量，是保证混凝土密实度并提高混凝土 耐久性的关键。结论总的来说，钢筋混凝土的锈蚀破坏是一个重要问题。探讨钢筋混凝土的耐久性的 机理和失效概率，找出有效的防护措施，提高结构使用寿命，改进其维修办法等 已成为当前钢筋混凝土学科中的一个重大研究的课题 0科技的进步会带来技术的 进步，施工人员在今后的施工中，相信会在自己的经验中有更大的收获。 相信在 钢筋混凝土结构腐蚀性和耐久性问题上不会再成为施工人员的难题。四川职业技术学院毕业论文参考文献1 卫军,张晓玲,赵霄龙；混凝土结构耐久性的研究现状和发展方向J；低温建筑技术;2003年02期2 彭修宁，韦树英，张喜德，郭永近;腐蚀环境下混凝土结构疲劳性能研究综述J；广西大学