淺談混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理

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1、淺談混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理【摘要】腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、可靠性的至關(guān)重要的因素。為深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，木文對影響混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性介質(zhì)，混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理進行了闡述?！娟P(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；腐蝕；腐蝕性介質(zhì)；腐蝕機理建筑(ARCHITECTURE),巨大的工藝品。它組成我們賴以生存的不可缺少的空間，建筑也以其優(yōu)美造型給我們帶來愉悅。隨著社會的不斷進步,隨著對環(huán)境資源的重視，人們對建筑質(zhì)量有更高的要求，也越來越重視建筑工程中的腐蝕現(xiàn)象。由于多種因索，在建筑工程中，腐蝕無所不在。腐蝕帶給我們的不僅是經(jīng)濟上的損失，最重要的是對我們生存的建筑空間帶來不確定的安全隱患。所謂腐蝕，是材料與其

2、環(huán)境間的物理化學(xué)作用引起材料木身性質(zhì)的變化。腐蝕反應(yīng)的場所，首先是材料和腐蝕性介質(zhì)之間相交界面處。在一個腐蝕系統(tǒng)中，對材料行為起決定作用的是化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)。腐蝕過程屮如伴冇機械應(yīng)力的作用，將加速腐蝕而出現(xiàn)一系列特殊的腐蝕現(xiàn)象。但單純的機械負荷(如拉應(yīng)力、摩擦、磨損、疲勞等)造成的材料損傷，則不屬于腐蝕范疇。一、影響混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性介質(zhì)為了確定建筑物不同部位的防護措施，將腐蝕性介質(zhì)按其形態(tài)并結(jié)合不同的作用部位分為5種：氣態(tài)介質(zhì)、腐蝕性水、酸堿鹽溶液、固態(tài)介質(zhì)和污染土。各種介質(zhì)對不同材料的腐蝕程度，可按介質(zhì)類別、環(huán)境相對濕度和作用條件等因素分為強腐蝕性、屮等腐蝕性、弱腐蝕性和無腐蝕

3、性共四個等級。1?氣態(tài)介質(zhì)包括?腐蝕性氣體和以液體為分散相的氣溶膠（酸霧、堿霧等），其作用的部位主要是室內(nèi)外上部建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件。2.腐蝕性水系指在工業(yè)生產(chǎn)過程中受到各種介質(zhì)污染的工業(yè)水（生產(chǎn)水和廢水）或地下水，介質(zhì)在腐蝕性水中的含量較低。腐蝕性水作用的部位主耍是基礎(chǔ)、地面和墻面等。3?酸堿鹽溶液：含有不同濃度介質(zhì)的酸堿鹽液體（包括完全潮解或溶解的腐蝕性固體），其作用的部位主要是地面、墻面、儲槽和污水池等。4?固態(tài)介質(zhì)包括腐蝕性堿、鹽的顆粒、粉塵和以固體為分散相的氣溶膠，主要作用于地面、墻面和冇上部建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件。5?污染土系指建筑場地由丁?生產(chǎn)或自然環(huán)境等綜合因素造成地基土的污染，主要

4、作用于地下水部位的地下混凝土構(gòu)筑物。二、混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理1、素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土的基本組成材料是水泥、砂、石和水。影響素混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的主耍因素為堿-集料的反應(yīng)（混凝土中堿含量超標，暴露在水或潮濕環(huán)境使用時，其中的堿與堿活性集料間發(fā)生反應(yīng)，引起膨脹）。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料是混凝土與鋼筋的復(fù)合體，它的腐蝕形態(tài)可分為兩種：一是由混凝土的耐久性不足，其本身被破壞，同時也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的破壞；二是混凝土木身并未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入了能激發(fā)鋼筋腐蝕的離子，從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的銹蝕。從化學(xué)成分來看

5、，鋼筋的銹蝕物一般為Fe（OH）3、Fe（OH）2、Fe3O4?H2O、Fe203等，其體積比原金屬體積增大2~4倍。由于鐵銹膨脹，對混凝土保護層產(chǎn)生巨大的輻射壓力，英數(shù)值可達30MPa（大于混凝土的抗拉極限強度）使混凝土保護層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫（俗稱順筋裂縫）。這些裂縫進一步成為腐蝕性介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加速了鋼筋的腐蝕。鋼筋在順縫中的腐蝕速度往往要比裸露情況快，等到混凝土表面的裂縫開展到一定程度，混凝土保護層則開始剝落，最終使構(gòu)件喪失承載能力。在通常情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水解時產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液，其堿度很高，pH值在12以上。鋼筋在高堿度的環(huán)境屮，表面沉積一層致密的

6、氫氧化鐵薄膜，而轉(zhuǎn)入鈍化狀態(tài)，即使有空氣和水分進入,也不可能導(dǎo)致鋼筋的腐蝕。當(dāng)混凝土受到外部因素作用而使混凝土的液相堿度降低時，鋼筋由鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)，此時若有空氣和水分進入,鋼筋便開始生銹。造成'混凝土液相堿度降低的原因，一般說來是由于酸性氣體與混凝土屮氫氧化鈣作用的結(jié)果。酸性氣體沿著混凝土屮的空隙或裂縫，從外部逐漸向內(nèi)部滲透，與混凝土空隙中的氫氧化鈣溶液產(chǎn)生中和反應(yīng)，大大降低了混凝土空隙中氫氧化鈣的濃度?？諝庵械亩趸紝儆谒嵝詺怏w，它與混凝土中氫氧化鈣作用（俗稱碳化作用），其反應(yīng)式如下：Ca(OH)2+CO2->CaCO3+H2O生成的碳酸鈣為微溶的化合物，其飽和溶液pll值為

7、9,遠遠小于鋼筋保持鈍化狀態(tài)所要求大于11.5的數(shù)值。其它酸性氣體如S02、H2S、HCKNOx也可以與混凝土屮氫氧化鈣作用（稱為混凝土的屮性作用），但它們對鋼筋的腐蝕，除了使鋼筋成活化狀態(tài)外，還與它們中性化后生成的鹽類的性質(zhì)、種類有關(guān)。某些鹵離子（如Cl-、I-、Br-）對鈍化膜有特殊的破壞作用。它們在鋼筋保護層不被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜，使腐蝕過程得以進行。氯離子是這一類離子中最常遇到的。氯離子半徑