混凝土中钢结构锈蚀与结构耐久性

1、摘要：当今社会,钢筋混凝土结构已成为混凝土加固的一个重要组成局部,钢筋也是混凝土中不可缺少的局部,是混凝土的整个框架,主要作用主要是进行到支撑.但钢筋是易受腐蚀,每当钢筋收到腐蚀,就会导致结构损坏,影响混凝土钢筋腐蚀的主要原因是钢结构的耐用性,因此在混凝土中使用耐用性高的钢结构是十分必要的,为了实现保护钢,降低钢的耐腐蚀性的程度之一目标,本文从钢腐蚀原因来入手,主要讨论了如何降低钢的腐蚀,并进一步提升了钢的结构的耐久性.关键词：钢筋锈蚀；混凝土结构；耐久性；防范举措1引言建筑物在使用过程中,在内部的或外部的、人为的或自然的因素的作用下,随着时间的推移,逐步发生老化、损伤甚至损坏,这是一个不可逆

2、的过程,必然影响到建筑物的使用功能以及结构的平安性,因此,工程结构的可靠生除平安性、适用性之外,还包含着对结构耐久性的要求.所谓结构的耐久性Durabil时是指在正常施工、正常使用和正常维护条件下,在特定时间内,构件或结构性能随时问推移而变化,但仍满足设计预定功能平安性、适用性的性能出；或指结构在化学的、生物的或其他不利因素的作用下,在预定时期内,其材料性能的恶化不至导致结构出现不可接受的失效概率嘲；即结构在设计要求的目标使用期内,不需要花费大量资金加固处理而保持其平安性、使用功能和外观要求的水平出；简单地说,是使用了t年时间后的平安性、适用胜.传统的现念认为混凝土碎是一种“人工石,在它的保护

3、下,钢筋不会发生锈蚀,因此钢筋混凝土结构具有使用寿命长和不需维护的特点.受这种观点的影响,长期以来,人们无视了钢筋混凝土的耐久性问题,造成了钢筋混凝土结构耐久性研究的相对滞后,并因此付出了惊人的代价.因耐久性缺乏导致结构破坏的事故时有发生,已受到国内外土木工程界和学术界的高度重视.随着经济的不断开展,混凝土在我国根底建设中使用量越来越多,钢筋混凝土已被广泛应用于各类建筑活动中.主要是由于高性能的混凝土,本钱相对较低,维护简单,工程易施工,供给相对充裕.然而,钢筋混凝土的使用寿命不容乐观,在外部荷载和自然环境的长期作用下,其耐久性也不可预防的会受到影响.造成功能的衰减.钢筋锈蚀是影响混凝土结构的

4、主要因素之一,是评价混凝土结构可靠性和耐久性的关键因素.钢筋锈蚀对混凝土结构的作用一般经历混凝土碳化、钢筋锈蚀、保护层沿钢筋剥落、产生锈胀裂缝.直到造成混凝土结构的彻底破坏.大局部混凝土的只有2030年,2030年中需要经常维修甚至需要大量的维修资金,对钢筋混凝土保护并对相应的问题进行防治,以此提升钢筋混凝土的耐用性是迫在眉睫的.2结构耐久性的根本理论2.1 结构耐久性理论的开展耐久性最初应用于海上混凝土构筑物的腐蚀情况.伴随着钢筋混凝土结构的大规模使用,新的耐久性损伤理论逐渐出现.兴旺国家提出了以耐久性为要求的高性能混凝土的研究.高性能混凝土中要求含有较低的水泥量.矿物质多,用水较少.能够增

5、强混凝土的密实性、抗裂性、抗化学腐蚀性等.提升了混凝土使用的耐久性.我国的混凝土结构耐久性最初是由南京水利科学研究院提出.主要针对混凝土的碳化和钢筋锈蚀来进行研究.随后混凝土结构的耐久性设计标准出现,将混凝土结构耐久性研究标准化、系统化.目前对已建结构物的耐久性评估和病害诊断等尚没有完善的技术标准.近几年来我国有大概23.4亿平方米建筑物因可靠度过低而退役.结构物的耐久性研究在以后相当长的时间内都将是主要的讨论课题.而混凝土结构的耐久性更是占有重要的局部.在技术层面上要加强根底理论的研究.分析混凝土劣化的机理.创造新材料来针对性的对劣化结构进行修复.政策上要有完善的技术章程.给从业人员提供技术

6、依据.2.2 混凝土结构耐久性研究的主要内容混凝土结构耐久性研究可以分为施工阶段、使用阶段、维修阶段3个方面,保证结构可靠度的指标不低于最低的可靠度水平；根据具体的内容可以将耐久性研究分为结构耐久性的失效机理研究以及对结构耐久性剩余寿命的评估预测：根据破坏类型分为疲劳损伤研究、化学侵蚀研究、抗冻融研究、钢筋锈蚀研究、骨料反响研究以及抗火性的研究几个方面.混凝土结构耐久性要从环境、材料、构件以及结构四个层次来考虑.根据所处的环境可以分为一般大气环境、海洋环境、土壤环境、工业环境.根据环境对混凝土结构的危害程度将环境分为一般环境、特殊环境和灾害环境.外界环境中的腐蚀性介质会通过各种途径进入混凝土结

7、构内部.造成碳化和钢筋的锈蚀.降低结构的承载力,影响工作性能.一般环境中对钢筋锈蚀影响较大的是温度和湿度：特殊环境中主要是酸、碱、盐的作用导致钢筋的锈蚀：灾害环境那么是地震、火灾等偶然因素对结构的损坏.材料层次上对结构耐久性的研究表现在混凝土和钢筋两种材料上.目前多数的研究成果都是基于材料层次得到的.通过对结构设计、施工和使用时增强构造举措,使保护材料尽量预防受到外界不利因素的影响.混凝土碳化主要是由空气中二氧化碳造成的,大气中的混凝土结构是无法预防这一现象的.可以采用碳化深度的方式来衡量碳化问题.冻融破坏主要发生在严寒地区.在温度变化较大情况下,混凝土内部会形成渗透压力和冻胀压力.导致强度的

8、降低.碱集料反响那么是造成混凝土结构产生整体的开裂破坏.在潮湿高温下反响速度较快.2.3 锈蚀的主要影响因素和防范举措3.1 钢筋锈蚀机理钢筋锈蚀由化学腐蚀和电化学腐蚀两种原因产生.其中电化学腐蚀较为常见,具有很大的危害性,电化学腐蚀反响需具有四个根本条件,包括在钢筋外表出现电位阳极区和阴极区,存在电位差；在阳极区和阴极区电阻R较小；阳极区外表容易产生活化反响；阴极区钢筋外表具有较多的电解质氧化剂.钢筋外表在电化学反响下不断失去电子行程红锈溶于水中,逐渐腐蚀中体积膨胀,导致混凝土的胀裂.钢筋外表会在电化学作用下形成一层较薄的钝化膜.一定情况下会阻止反响的进行.钢筋只有经过去钝化作用才能进一步的

9、产生锈蚀.影响钢筋去钝化的因素有内在因素包括外加剂中氯盐的掺加,外在原因主要包括冻融循环、上下温循环以及机械磨损等.当外围混凝土碳化深度到达钢筋外表时.钢筋受到氯化介质侵蚀时都会造成钢筋钝化膜的破坏.3.2 钢筋锈蚀的主要影响因素钢筋锈蚀的影响因素包括外部因素和内部因素.表现在以下几个方面：钢筋材质.钢筋的材质越好,那么其内部组织较为均匀,具有较好的防锈水平.如果再采取耐磨钢筋,那么防锈效果会更好,但需要的花费会较多.钢筋的应力状态.在应力腐蚀作用下,钢筋破坏成脆性,应力腐蚀分为电化学腐蚀和裂缝开展两个阶段.水泥品种.当水泥内含碱量较低时.混凝土的碳化速度会较快,造成严重的钢筋锈蚀.混凝土密实

10、度.混凝土密实度较好能够阻挡外界有害物质的侵入.预防钢筋锈蚀的产生.混凝土裂缝.裂缝和钢筋腐蚀是相互促进的,裂缝过多或渗透性过大.导致混凝土碳化和外界有害物质的侵入的加速.加剧钢筋的锈蚀.而钢筋锈蚀反过来更会进一步增加结构的裂缝,从而产生恶性循环.混凝土中性化,钢筋锈蚀和混凝土内部pH值有很大关系,当pH大于10时反响速率较小；而当pH小于4时,那么反响速度会急剧增大.混凝土保护层.保护层越厚,阻止碳化的氯离子侵入的水平就越强.减轻钢筋的锈蚀.3.3 钢筋锈蚀的病因钢筋混凝土结构被破坏,约40%的原因是由于钢被腐蚀,然而导致钢筋腐蚀的病因具体是哪些,本文列举了几个比拟主要的原因钢筋锈蚀的原因：

11、(1)含有氯离子的腐蚀气体钢筋混凝土外表具有保护膜,该保护膜的形成,主要是由于强混凝土外表(约12.6的pH值)的碱性环境,仅在强碱性环境下这样的保护膜,才能够在混凝土上起保护作用,但是当有氯化物侵入混凝土外表,通过反响,在混凝土外表会形成出更多的酸性环境,从而破坏了保护膜,混凝土与空气中的水以及氧发生化学反响,腐蚀了混凝土的钢筋.(2)混凝土碳化工厂排放的废弃污染、垃圾燃烧或填埋造成的污染以及汽车排放的尾气造成空气质量越来越差,空气污染非常严重,有很多的酸性物质在大气中,如CO2和SO2,混凝土碳化的主要原因是二氧化碳在空气侵入到混凝土,并且与混凝土中含有的Ca(OH)2发生了化学反响,生成

12、碳酸钙,而这种化学反响将导致混凝土的Ca(OH)2的含量逐渐降低,从而导致混凝土中的碱含量日益减少,保护膜只能起到在碱含量极强的环境中具有保护作用,当出现越来越多的弱碱性的混凝土外表环境时,保护膜变得不稳定,直到完全不能对混凝土其保护作用,混凝土就会遭到侵蚀、碳化.(3)裂缝引起的腐蚀当在混凝土外表出现裂缝后,环境中的空气以及水就会伴随着有害物质,通过在混凝土外表的裂缝进入混凝土内部,锈蚀钢筋.混凝土外表的裂纹的形成有许多原因,会受混凝土外表的环境温度的影响,导致混凝土的干缩性质以及混凝土的地基都发生异变,有时孔和裂缝也是在混凝土浇注形成的过程中,这可能是由于在施工操作期间,施工的不到位导致各

13、种间隙的形成,使其有害物质能够进入混凝土,从而导致腐蚀的形成,因此裂缝也是无视的.3.4 钢的腐蚀对钢筋混凝土的整个结构产生的影响(1)降低钢的承重水平钢腐蚀会严重影响钢结构的承重水平,钢筋生锈并在混凝土上形成的红棕色锈的外表,从而使得净截面钢筋大大降低,影响钢的机械性能,钢筋锈蚀也会对钢和混凝土粘结形成消极影响,胶粘剂减少混凝土外表裂缝将会出现,从而影响混凝土的负载水平.(2)降低刚性结构钢筋腐蚀引起许多外表生成锈,锈使这些混凝土体积变大的同时,也会使混凝土产生变形,与此同时混凝土的粘合剂被削弱,混凝土外表的土层也会逐渐脱落,降低了结构的刚性,影响了混凝土的耐久性的结构.(3)降低钢的抗拉强

14、度根据人们进行的钢筋锈蚀实验和统计数据,钢筋锈蚀程度共分为三个层次,锈蚀的第一层次是指在混凝土的外表开始生锈,而所生成的锈对混凝土的影响并不十分大,当锈蚀到达第二个层次时,裂缝就会出现在混凝土外表上,对混凝土的负荷产生消极影响,当腐蚀程度到达第三层次时,混凝土的各方面都会受到影响,进一步致使钢的拉伸强度被降低,对热胀冷缩的反响水平也被削弱,此时如假设混凝土外表的具体环境温度产生巨大的变化,会影响混凝土结构的耐久性.3.5 钢筋锈蚀的预防举措混凝土钢筋腐蚀严重影响混凝土结构上的耐用性,为了降低钢的腐蚀,使混凝土结构更巩固耐用,必须采取适当的防护举措.在设计时要做好混凝土外表的密封和排水工作.减少

15、潮湿面积,尽量预防结构薄弱部位限制裂缝的大量处于不利因素的影响.钢筋外围和模板角落处要保证混凝土的密实均匀性.产生,钢筋处裂缝产生时要及时加以限制.在干湿交替或有害物质侵入严重地区要适当加大混凝土保护层厚度,提升抗渗性,降低有害物质的侵入,并且可以通过限制水灰比、提升养护质量的举措来进行限制.使用的水泥品种、掺合料和外加剂要符合要求.可以采用耐锈蚀钢筋,在钢筋外表涂抹环氧树脂.在混凝土中掺加阻锈剂.在阴极采取保护举措或在构件外表涂抹覆盖层等方式进行防护.(1)电化学保护,预防氯化物腐蚀氯化物致使混凝土内钢筋腐蚀主要的原因是氯离子对钢的侵蚀腐蚀,破坏混凝土的外表的碱环境中,为了预防氯化物离子的侵

16、入,通常是电化学保护,我们知道,在电源包括阳极和阴极,因此电化学保护可以被划分两方面：对阴极的保护和对阳极的保护,利用电源的阳极进行保护就是使钢筋被连接到电源的阳极一端,这一举措主要是利用电化学反响这一原理来实现的,阴极保护就是将电源的负电极被连接到钢筋上和加固.这样的保护膜,可以形成钢,以预防腐蚀的氯化物,在广泛使用的一般情况下,阴极保护的外表上,由于阴极保护更有效,但也更节省本钱.(2)抑制混凝土碳化速度为了预防混凝土碳化早期发生时,可以提升生产时对水泥的使用量,严格限制所使用的水泥的标准,降低使用过程中水灰比,选择含有硅很少的材料或没有硅的混合盐水泥,等等,大大减少了混凝土碳化的速度.除

17、此之外,碳化的这一混凝土的本质出发,碳化的主要原因是混凝土中所含有的Ca(OH)2与环境中的酸性的物质生成化学反响,削弱了混凝土碱性因此为了有效预防这一反响的生成,可以通过隔绝酸性物质与混凝土中Ca(OH)2的接触,因此杜绝缝隙增加保护膜的厚度也是增强混凝土结构的耐久性的必要举措.(3)降低混凝土的裂缝混凝土外表产生裂缝,就会使入侵的有害物质进入混凝土并产生腐蚀性,在对混凝土的承载水平产生影响的同时降低了混凝土结构的耐久性,甚至危及人民群众的生命和财产平安,从而减少混凝土外表所产生的裂缝将是有效保护混凝土结构耐久性的非常重要的一项举措,对混凝土外表加以保护的举措有许多,从混凝土本身,粉煤灰水泥

18、,是一般选择,正是由于水泥收缩率小,不易变形,因此必须尽量减少水泥的用量,合理减小水灰的比例,混凝土的干缩性既会受到水泥的用量的影响也会受到和水灰具体比例的影响,假设是干缩越大,那么在混凝土的外表就更加容易形成缝隙；其次需要注意的是在整个施工过程中,相关的施工单位必须严格要求施工中的各项操作,并且还需要时常对相关的工作人员进行技能培训,在施工过程中不能出现伤害混凝土的行为,严格禁止对钢筋进行踩踏,预防钢筋发生变形,对钢筋整体的承重水平产生负面影响,在对混凝土进行搅拌的工作中其时间必须限制在合理范围,搅拌时间过长会导致由于水分大量减少,混凝土出现干裂这一现象,并影响混凝土最终的使用和以及刚性,除此之外,在具体进行施工时也必须注意对混凝土实施保护.(4)通过外涂层,增加了保护层的厚度混凝土的保护膜虽然极其容易遭到破坏,但是完全可以利用人为涂抹外涂层的方法增加混凝土整个保护膜的厚度,将抹涂层涂在混凝土的外表,在选择涂层时必须注意具体的材料,近几年来被应用的最为广泛的就是水泥基聚合物之中涂层,其原因主要是水泥基聚合物的使用年限与混凝土的使用年限十分匹配,可以有效预防进行再次涂抹涂层,不仅