鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕原理的研究

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1 基本概況

鋼筋混凝土的組成材料為混凝土和鋼筋，該物質結構同時具備了鋼筋和混凝土強度高、韌性好的功能，同時充分發(fā)揮了這兩種物質的之間結合所具有的較好粘結力，不僅如此，鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數(shù)也十分接近，基于這些優(yōu)點，鋼筋混凝土已經(jīng)成為了現(xiàn)代土木結構的主體。但是，伴隨著混凝土中鋼筋的腐蝕，會造成這項粘結力的改變，這一改變會隨著受重力的變化使得鋼筋混凝土的結構遭到破壞，嚴重的會引起結構的坍塌。由此可見，鋼筋的腐蝕是影響鋼筋混凝土結構耐久性最重要的因素，鋼筋的腐蝕問題不容忽視。

2 鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕問題解析

以下從兩個方面分析鋼筋腐蝕，一是由于電極反應交換電流而造成的腐蝕。鋼鐵在酸性溶液中的溶解就屬于這一類。另外就是由擴散速度控制的腐蝕過程。鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕大多就屬于這種情況?；炷林袖摻畹母g大多屬于金屬電化學腐蝕，發(fā)生這種腐蝕主要有以下兩種情況:第一，鋼筋表面的一層氧化鐵保護膜被破壞，鋼筋失去了保護層;第二，腐蝕過程中有水和氧氣的參與。具體的表現(xiàn)如下。

2.1 對于氯鹽在混凝土中的作用

使用氯鹽作為早強防凍劑的歷史很長，至今仍然有些工程在使用。在混凝土中摻入一定量的氯鹽，能夠有效的提高混凝土早期強度。一般采用的氯鹽是氯化鈣，由于氯化鈣分子結構是鈣離子和氯離子，氯離子在一定的情況下會破壞鋼筋保護膜氧化鐵，從而導致導致鋼筋形成腐蝕層。此外，所使用氯化鈣的量過多，會使混凝土的干縮度加快，容易形成干縮裂縫。另外氯鹽具有一定的吸濕性，這就更加速了鋼筋的腐蝕過程。

2.2 不密實或存在裂縫給混凝土帶來的影響

導致鋼筋腐蝕最重要的原因就是混凝土的密實度不夠以及構件上產(chǎn)生的裂縫。如果水泥的配比量不當，會導致水灰比不達標，同時在澆筑混凝土的過程中再振搗不實，就會導致露筋和裂縫的產(chǎn)生，這就給侵蝕性介質創(chuàng)造了滲透的機會，加速了鋼筋的腐蝕。

2.3 “碳化”過程給混凝土帶來的損傷

“碳化”是混凝土表層的氫氧化鈣堿性溶液對空氣中的二氧化碳進行不斷的吸收，最后生成碳化鈣的現(xiàn)象或者碳化的結果，這個過程中混凝土的PH 值不斷的下降，并且不斷地向內(nèi)部深化。

2.4 應力腐蝕現(xiàn)象

應力作用所產(chǎn)生的腐蝕，會給鋼筋表面的氧化鐵保護膜造成破壞性作用，從而使的裂縫活化，且導致陽極形成表面腐蝕。而且鋼筋具有較高的拉應力以及高強鋼筋具有的低變形性能，應力和腐蝕同時作用，不斷加快了裂縫的加劇，使鋼筋在看不到明顯腐蝕的情況下突然發(fā)生斷裂。

3 鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕原理

3.1 電化學腐蝕

鋼筋腐蝕的主要形式就是電化學腐蝕。但是要形成電化學腐蝕必須要具備以下兩個條件:第一，鋼筋表面要形成電位差。也就是說，在鋼筋表面的不同電位區(qū)分別形成陽極和陰極;第二，鋼筋表面形成的陰極的部位必須處于活化的狀態(tài)，能夠釋放一定量的自由電子，并且在陰極部位的鋼筋表面必須要存在足夠的氧氣和水，由此可見，在潮濕的環(huán)境下，鋼筋就能夠發(fā)生電化學反應，從而遭受腐蝕。因為鋼筋腐蝕的產(chǎn)物體積不斷地增大，而這些腐蝕產(chǎn)物又幾乎不具有強度，所以很大程度上削弱了混凝土之間的握裹，并且使有效截面大大減小了。

3.2 化學腐蝕

鋼筋的化學腐蝕主要包括了:堿腐蝕、酸腐蝕、鹽腐蝕。而鋼筋的化學腐蝕的主要形式是酸腐蝕。

3.3 應力腐蝕

鋼筋的電化學腐蝕以及應力復合作用的結構就稱為應力腐蝕。影響鋼筋的應力腐蝕的主要因素包括:鋼筋的應力水平、腐蝕介質、鋼筋的材料情況。由于鋼筋受到化學腐蝕等原因，造成了鋼筋表面形成大小不一，分布分散的腐蝕坑，這些腐蝕坑會在鋼筋受到拉力時引起應力分布不均勻，導致應力集中而引起鋼筋的早期斷裂。對于高強預應力鋼筋來說，應力腐蝕帶來的危害尤其嚴重。

4 防范措施

最常規(guī)的做法有:一，從材料自身出發(fā):首先增加混凝土的密實度并且降低水灰比，控制鋼筋混凝土中氯離子的含量，不使用含氯離子的外加劑，最后可以通過在混凝土中使用減水劑、二甲基醇胺等，不采用亞硝酸鹽等危險緩蝕劑、且提高鋼筋的保護層厚度等;二，從外部環(huán)境來采取防護措施:涂覆有機混凝土專用防腐涂料、粘貼樹枝玻璃鋼、采用陰極保護系統(tǒng)等。

在一般性的防范措施中，陰極保護法是首選的根本解決辦法。陰極保護法的原理是給鋼筋增加一個負向電流，從而使其電極電位負移，就是使鋼筋表面的氯離子超過能夠使鋼筋脫鈍的一個臨界值，這就有效抑制了電化學腐蝕的過程，使鋼筋不容易發(fā)生銹蝕。通常有如下兩種做法:一，陽極犧牲法;二，外加電流陰極保護法。陽極犧牲的方法是采用電化學上比鋼還要活潑的，也就是電位更負的金屬來作為陽極，例如鋁合金、鎂合金、鋅合金等，使之與被保護的鋼筋相連，由腐蝕本身來提供自由電子，從而對鋼筋實施陰極保護。

目前所應用最為廣泛的是外加電流陰極保護法。通過將直流電源與難溶性陽極接通，發(fā)射保護電流，然后使負極與被保護的鋼筋相連接，陽極和鋼筋處于連續(xù)的電解質中，這樣能夠使鋼筋的全部表面都能夠均勻并且充分地接受電子，從而實現(xiàn)鋼筋的陰極保護。外加電流陰極保護法成功的基本因素就是陽極的布置方式，因為它能夠使電流通過整個結構，這個過程對于高阻率的混凝土介質來說是十分重要的。

從目前的技術條件來看，對于混凝土結構中鋼筋腐蝕的檢測方法主要有破損發(fā)和非破損法(渦流探測法、電阻棒法、交流阻抗譜法、聲發(fā)射探測法自然電位法、恒電量法、線性極化法等);而對于混凝土中鋼筋的修復技術主要有電化學氯化物萃取技術、補丁法以及再堿化技術等。在實際的工程建設中，必須要針對具體的情況來選擇適當?shù)臋z測方法和修復技術，可以采用單一的檢測方法和修復技術，也可以將多種檢測方法和修復技術進行綜合的利用。

5 總結

在建筑工程項目的質量管理越來越嚴格的今天，鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕問題也越來越引起人們的高度重視，因此，還需要通過不斷地改進和完善鋼筋的腐蝕防護技術以及檢測評價技術，深入了解鋼筋發(fā)生腐蝕的機理，才能夠針對性地采取相關的防范措施，這是保證工程建設質量的基本要求和必要前提。

［1］陳合成，葛倍華.鋼筋混凝土的腐蝕與防護［J］.石油化工腐蝕與防護，2003，20(6):10 -13.

［2］許清風，張晉.應關注混凝土結構中的鋼筋腐蝕問題初探［J］.四川建筑科學研究，2005.