我国的混凝土结构中钢筋腐蚀的原因及其防护.pdfVIP

我国混凝土结构中钢筋腐蚀的原因及防护 王雪慧1钟铁毅1杜存山2祝和权2 (1．北京交通大学土木与建筑工程学院北京100044，2．铁道科学研究院北京100081) 【摘要】钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土结构早期失效的最主要原因。该文简述了钢筋腐蚀的 原因、主要影响因素，介绍了几种防腐蚀措施。并就我国钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀提出 几点看法。 【关链词】混凝土；钢筋；碳化：腐蚀；防护 1前言 在土木工程领域，钢筋混凝土结构是当前乃至今后相当长时间内最常用的结构形式。 然而，有时由于施工不当、原材料选择不慎及使用环境的影响，往往造成钢筋混凝土结 构的早期失效。其主要原因之一是由于混凝土中钢筋的腐蚀…。MEHTA教授在题为《混 凝土耐久性一50年进展》的报告中指出【2】：“当今世界，混凝土破坏原因，按重要性递降 顺序排列是：钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”，钢筋腐蚀被列 为诸因素之首。 近年来，我国因钢筋锈蚀而引起建筑物损坏的情况已相当严重。北京市原西直门立 交桥，拆除前某些部位的氯离子侵入深度超过了80mm，钢筋的锈蚀失重率达23％；连云 港第一和第二号码头使用不到3年、湛江港一区老码头使用不到4年，均出现梁架顺筋 开裂，并着手修补的事。 随着我国经济建设的发展和西部大开发战略的进一步实施，将会修建更多的钢筋混 凝土建筑物。因此，有必要弄清钢筋锈蚀原因及如何修复现有桥梁中因钢筋锈蚀所引起 的结构破坏，以免造成更大的损失。 2混凝土结构中钢筋腐蚀的主要原因及影响因素 2．1混凝土的“中性化” 常见的混凝土中性化破坏有以下三种： 2．1．1混凝土的碳化 碳化是最典型的混凝土中性化。碳化过程中，主要发生的化学反应为H】： C02+H20—H2C03 (1) (2) H2C03+Ca(OH)2一CaC03+2H20 大气中的二氧化碳不断向混凝土内部渗透，就不停的发生上述(1)、(2)两式的反应， 从而使混凝土表面的碱性降低，pH值逐渐下降。当钢筋表面混凝土的pH值降到11．5以下 时，钝化膜将遭到破坏”1，从而失去对钢筋的保护作用。此时若有空气和水分侵入，钢筋便 开始腐蚀。 2．12工业酸性废水、废气、废渣的侵蚀破坏 工业生产中排放的含有二氧化硫、氨氧化物、氯化氢等酸性介质的废气、废水、废渣也 能使混凝土中性化，主要发生的化学反应为： Ca(OH)2+X。O。一CaXO。+H20(3) 由此可见，这些酸性物质中和混凝土中的Ca(OH)：，使得混凝土的碱性降低，失去了列 钢筋的保护作用。随着我国工业化程度的提高，这类侵蚀破坏所占的比重也越来越大。 2．2C1‘侵蚀诱发钢筋腐蚀 氯离子对钢筋的破坏作用极为严重。这是因为它不仅仅破坏钢筋表面的钝化膜，出现“孔 蚀”现象，而且，它在侵蚀过程中还形成闭塞电池，具有“自催化酸化”作用；同时，还提 高了混凝土微孔液的电导率，加速了电化学腐蚀过程”“J。 2．3微生物腐蚀 微生物腐蚀本质上是“酸化”作用。土壤中的某些细菌(如噬硫杆菌和噬铁杆菌)的噬 硫、噬铁腐蚀作用会使钢筋表面出现黑锈腐蚀产物和光滑噬坑。在缺氧的条件下，这些细菌 也会在钢筋表面造成坑蚀现象。 2．4杂散电流诱发的腐蚀过程 12 直流电杂散电流从钢筋的某些部位流入，又从钢筋的某些部位流出。流出部位钢筋发生 电解腐蚀。 3主要防护措施 防止钢筋腐蚀的技术措施有许多种，可归纳为两大类。其一是“基本措施”：其二被称作 “附加措施”。 3．1基本措旖 基本措施就是致力于提高钢筋混凝土结构自身的防护能力。由于钢筋腐蚀的最直接原因 是其表面保护膜的破坏，因此，最大限度的保证混凝土自身密实完好、保持高碱度和防止有 害离子入侵，是钢筋混凝土防腐蚀措施的出发点”1。基本措旌可以从以下两个方面进行： 3．1．1选材方面 (1)在混凝土中掺入粉煤灰等外加剂，提高其抗渗性国内外许多研究表明，在掺用优 质粉煤灰等掺和料时，在降低混凝土碱性的同时能提高混凝土的密实度，改变混凝土内部孔 结构，从而能阻止氯离子和氧气与水分的渗入。近年来，我