鋼筋混凝土基礎(chǔ)腐蝕及防護(hù)措施探究

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1、鋼筋混凝土基礎(chǔ)腐蝕及防護(hù)措施探究摘要：在現(xiàn)代建筑中，鋼筋混凝土的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種材料所組成的，這兩種材料的力學(xué)性能截然不同，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是將兩種材料有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，有效的利用了鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性，并且得到了廣泛的應(yīng)用。但是在自然環(huán)境中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕，從而影響了其整體性能，降低了鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的可靠性、耐久性和適用性產(chǎn)生影響。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一直被當(dāng)作一種節(jié)能、經(jīng)濟(jì)且用途廣泛的建筑材料，但是在建筑的使用過(guò)程中由于受到腐蝕，其性能會(huì)降

2、低，這也是國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)共同關(guān)注的話題。本文對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕因素進(jìn)行了分析，希望對(duì)工程建設(shè)起到幫助作用。一、鋼筋的電化學(xué)腐蝕1、鋼筋電化學(xué)腐蝕原理。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，在具備陽(yáng)極、陰極、陽(yáng)極與陰極間的電連接及電解質(zhì)的條件下，會(huì)以微觀腐蝕電池及宏觀腐蝕電池的形式，在陽(yáng)極和陰極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。具體過(guò)程如T：鋼筋混凝土中，F(xiàn)e為陽(yáng)極，02與水共同構(gòu)成陰極，鋼筋為陽(yáng)極與陰極間的電連接，混凝土孔隙液為電解質(zhì)。在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)：陽(yáng)極區(qū)反應(yīng)為Fe—Fe2++2e-。陰極區(qū)反應(yīng)為02+2H20+4e—*40H-o陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的Fe2+由鋼筋表面向周圍水溶液擴(kuò)散，陰極

3、區(qū)產(chǎn)生的0H-由水溶液通過(guò)混凝土孔隙到達(dá)陽(yáng)極，在這種情況下會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：Fe2++20H—>Fe(OH)2OFe(OH)2又可與02發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)：在氧氣充足條件下，有4Fe(OH)2+02+2H20—4Fe(OH)3,2Fe(OH)3-Fe203+3H20。在氧氣不足條件下，有6Fe(OH)2+02—2Fe304+6H20。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕模型。鋼筋腐蝕可分為2個(gè)階段：一是腐蝕積累階段，此階段由于C1-的侵蝕或混凝土的碳化作用，使鋼筋表面鈍化膜開(kāi)始破壞；二是腐蝕破壞階段，此階段鋼筋的腐蝕破壞了構(gòu)件耐久性，使構(gòu)件承載能力下降，此時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行維修的成本較高。腐蝕破壞階

4、段又分為2個(gè)階段：第一階段為從鋼筋開(kāi)始腐蝕到混凝土表面出現(xiàn)裂縫階段，第二階段為混凝土表面出現(xiàn)嚴(yán)重的開(kāi)裂、剝落階段，這一階段混凝土結(jié)構(gòu)性能被嚴(yán)重破壞。二、影響鋼筋腐蝕的因素1、水對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕的影響。在混凝土中鋼筋發(fā)生腐蝕的過(guò)程中，水發(fā)揮著重要作用。水是混凝土中形成電解質(zhì)的必要條件，也是使鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所必需的反應(yīng)物。此外，水還起到擴(kuò)散離子的作用，為化學(xué)反應(yīng)提供了適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)環(huán)境。水對(duì)鋼筋的腐蝕的影響與水的含量有關(guān)。根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與水接觸情況的不同，可分為水下覆蓋區(qū)、水氣共存區(qū)、大氣干燥區(qū)3種情況。在水分覆蓋區(qū)，因缺乏化學(xué)反應(yīng)時(shí)所需的02,陰極反應(yīng)進(jìn)行困難，電化學(xué)腐蝕

5、所引起的作用較?。辉诖髿飧稍飬^(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)孔隙水含量很少，電化學(xué)腐蝕所需的電解質(zhì)條件無(wú)法滿足，電化學(xué)腐蝕速率較低；在水氣共存區(qū)，提供了適量的水、02和溫度等條件，容易產(chǎn)生氧濃差極化、電化學(xué)腐蝕等反應(yīng)，破壞鋼筋。綜合考慮各種情況，筆者發(fā)現(xiàn)，水對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕的影響具有以下規(guī)律：(1)當(dāng)混凝土孔隙水含量較多時(shí)，會(huì)引起腐蝕電位降低，從而加快鋼筋腐蝕速率。(2)當(dāng)混凝土孔隙水含量處于飽和及過(guò)飽和時(shí)，腐蝕電位降低，但此時(shí)由于過(guò)氧控制下陰極的極限腐蝕電流降低，會(huì)導(dǎo)致鋼筋腐蝕速率下降。(1)當(dāng)混凝土孔隙含水量極高時(shí)，會(huì)發(fā)生氧濃差極化,加快鋼筋腐蝕速率。2、溫度對(duì)鋼筋腐蝕速率的影響。在陽(yáng)

6、極區(qū)，溫度的升高使參與腐蝕反應(yīng)的離子的溶解度提高，從而使混凝土孔隙溶液中離子的活動(dòng)能力提高，提高了陽(yáng)極的反應(yīng)速度。在陰極區(qū)，隨著溫度的升高，02在水中的溶解度降低，當(dāng)溫度超過(guò)一定值后，離子溶解度也會(huì)降低，從而降低了鋼筋腐蝕速率。Pruckner根據(jù)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理建立了溫度T(絕對(duì)溫度)對(duì)鋼筋腐蝕速度的影響模型，如圖1所示。圖IPruckner鋼筋腐蝕生產(chǎn)模型影響系數(shù)式(1)中，icorr,298k為298K時(shí)的腐蝕速度，E為活化能，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度。在考慮溫度對(duì)鋼筋腐蝕速率的影響時(shí)，應(yīng)根據(jù)阿侖尼烏斯方程及反應(yīng)速率方程進(jìn)行理論分析，阿侖尼烏斯方程式為k=A?

7、e(Ea/RT)o(3)式(3)中，k為速率常數(shù)，A為指前因子，Ea為表觀活化能，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度。反應(yīng)速率方程式為r=k?[A]a?[B]B…。(4)式(4)中，r為物質(zhì)反應(yīng)的瞬時(shí)速率，k為速率常數(shù),[A],[B]…為反應(yīng)物質(zhì)的濃度，a,B為反應(yīng)級(jí)數(shù)。對(duì)于式(4),當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)K增大，而反應(yīng)速率r與反應(yīng)物嘗試有關(guān)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，隨著溫度的升高，鋼筋的腐蝕速率與反應(yīng)物02的濃度是有關(guān)的，反應(yīng)速率的大小取決于k?[02]的大小。在鋼筋的電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，根據(jù)不同環(huán)境條件下陽(yáng)極及陰極