2022年钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施一. 钢筋混凝土结构防腐蚀的意义钢筋混凝土结构结合 了钢筋和混凝土的优点,造价较低,在土建工程中应用范畴特别广 泛；在钢筋混凝土结构中,钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要缘由之一；新奇混凝土是呈碱性的,其PH 值一般大于12.5,在此碱性环境中钢筋简洁发生钝化作用,使钢筋外表产生一层钝化膜,能阻挡混凝土中钢筋的锈蚀；但当有二氧化碳、水汽和氯离子 等有害物质从混凝土外表通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和,从 而导致混凝土的 PH值降低,就显现 PH值小于 9 这种情形,钢筋外表的钝化膜就会被逐

2、步 破坏,钢筋就会发生锈蚀,并且随着锈蚀的加剧,会导致混凝土爱护层开裂,钢筋与混凝 土之间的黏结力破坏,钢筋受力截面削减,结构强度降低等,从而导致结构耐久性的降 低；据调查,我国20 世纪 90 岁月前兴建的海港工程,一般1020 年就会显现钢筋严峻腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求；我国50 岁月至 70 岁月建的海港工程,高桩码头不到 20 年,甚至 78 年就显现严峻钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题；国外学者曾用“5 倍定律” 形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性,即设计阶段对钢筋防护方面节约 1 美元 ; 在发觉钢筋

3、锈蚀时实行措施需要追加修理费 5 美元 ; 混凝土外表顺筋开裂时实行措施将追加修理费 25 美元 ; 严峻破坏时将追加修理费 125 美元；我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情形同样严峻；除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外,环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素,致使我国混凝土结构大部分在使用10 年左右即显现较严峻的腐蚀破坏,给国家建设和经济进展造成了庞大的缺失；因此,如何实行有效的防腐蚀技术措施,防止钢筋混凝土结构过早显现钢筋锈蚀破坏,确保建筑物到达预期的使用寿命是国内外学 术界、工程界极为关心的热点；二. 钢筋的锈蚀原理及分类1钢筋

4、的锈蚀条件：钢筋混凝土构件内钢筋的锈蚀需要三个条件：1钢筋外表碱性钝化膜破坏；正常情形下钢筋是包裹在砼之内的,砼就由于水泥的水化反应造成其初始碱性含有肯定CaOH2较强,正常情形下钢筋在这种碱性环境下不会发生氧化腐蚀；当PH值大于 1O时,钢筋腐蚀的速度很慢,当PH值小于 5 时,其锈蚀的速度就快；由此可见,只有当钢筋混凝土构件内的钢筋四周碱性钝化膜因砼碳化或其它缘由导致破坏后,才可能显现腐蚀；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2必需产生电位差,使钢筋产生微电池腐蚀式大电池腐蚀；钢筋腐蚀,是由于钢 筋外表不同部分之间

5、产生电位差引起的,其作用和电池一样,在钢筋外表有柔弱的电流流 动；当在钢筋外表构成了很多微小电池,其电化学反应,按下式进行：阳极反应活化区：FeFe2+2e 阴极反应区： 2H20+O2+4e4OH - 综合反应式就是：Fe2+2OH一 FeOH2 这就是铁变成铁锈的过程；当构筑物或构件处在离子条件差异很大的两种环境 中,或遭受杂散直流电影响时,一部分钢筋或一部分构筑物作为阳极,而另一部分作 为阴极,这样便构成大电池腐蚀；3必需具备水和氧；水和氧是钢筋腐蚀的必要条件特别是水,它们均参与钢 筋电化腐蚀的阳极反应过程；水分子能穿透任何肉眼可辩的裂缝；水仍能起着电解质的作 用,并溶饵氧和其它如氯等的

6、有害离子,从而加速了腐蚀速度；另外在肯定条件下氧仍可 以造成浓度电池腐蚀；最常见的实例就是水线腐蚀；【钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措 施】钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施；如浸在海水中的钢筋混凝土结构,在水线邻近钢 筋腐蚀最为严峻,这是由于水线以上空气中的含氧量较高,而水线以下水中含氧量突 然降低,造成浓度电池腐蚀,使水线以下的部位钢筋成为阳极而腐蚀；2钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀的几种情形；1由于混凝土不密实或有裂缝存在造成钢筋的腐蚀；混凝土密实度不良和构件上 产生的裂缝,往往是造成钢筋腐蚀的很重要缘由；混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等情形,都会加速钢筋的锈蚀；由于孔隙和裂缝一般在02ram 以

7、上时给水汽、氧和其他腐蚀性介质的渗透制造了有利条件；因此,钢筋的电化学腐蚀和混凝土密实度、裂 缝的宽度、爱护层的厚度、空气的湿度以及空气中腐蚀性介质的含量,都有直接的关系；当混凝士密实度差和钢筋爱护层不足时,各种介质就简洁到达钢筋外表造成腐蚀；2由于混凝土碳化和腐蚀性气体、介质的侵入,造成钢筋的腐蚀；空气中的二氧 化碳气体,在混凝土表层中逐步为氢氧化钙的碱性溶液所吸取,相互反应生成碳酸钙,这 种现象称为混凝土的碳化,亦称“ 中性化” ；砼碳化生成的碳酸钙很难溶解,其饱和溶液的 PH值为 9,因此混凝土碳化的结果,就使PH值不断下降,并不断向内部深化；混凝土碳化对混凝土强度一般无直接影响；其危害

8、主要在于为钢筋腐蚀供应条件,而钢筋锈蚀体积将发生膨胀体积比原先提高2.2 倍,混凝土爱护层将因此遭到剥落和损坏,从而降低钢筋和混凝土的工作性能；特别对于薄壳钢筋混凝土结构和预应力高强度钢丝构件等,会造成严峻的结构损坏而且这种破坏往往是脆性的,具有隐匿、突然性等特点,必需引起 高度重视；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3由于混凝土内掺入氯盐造成钢筋的腐蚀；为提高混凝土早期强度或抗冻性能,过去人们往往在混凝土内掺入肯定量的氯盐,如氯化钙、氯化钠等；氯化钙与水泥中的氢 氧化钙、硅酸三钙、铝酸三钙结合,生成高水分子复合化合

9、物,如氯硅酸盐等,并提高了 氢氧化钙的溶解度；混凝土中,氯盐对钢筋的腐蚀多呈溃疡状,简洁造成钢筋的应力集 中：因此它的危害性是比较大的；混凝土中氯离子主要来源于原材料、外加剂加海砂、海 水或氯盐高的水,以及掺加的用氯化钙作为促凝剂,用氯化钠作为防冻剂等,国内外已出 现多起加氯盐过量而引起的严峻腐蚀大事；4由于高强钢筋中的应力腐蚀随着预应力钢筋混凝土结构的采纳,显现了高强钢 筋中的一种特别腐蚀形式,即“ 应力腐蚀” ；一般在外表只有稍微损害或根本看不见损 害,这种腐蚀尤为危急,由于它没有任何预兆而可以发生突然破坏；一般认为：高强钢筋 在应力拉应力的作用下,导致钝化膜的破坏,裂缝比较活化,并作为阳

10、极而腐蚀；在 电化学腐蚀过程中连续扩大,同时由于钢筋中具有很高的拉应力,和高强钢筋的低变形性 能；因此,腐蚀和应力共同作用,使裂缝快速向深度进展,以致钢筋在看不到明显的腐蚀 现象的情形下会突然断裂5电流腐蚀工业用电中的直流电,当它泄漏到地下钢筋混凝土结构中时,会造成 钢筋的腐蚀；在这种情形下,电流流入处相当于阴极区,电流流出处相当于阳极区；目前 我国一些直流电解工厂、电气化铁路、直流电的载流设备等的电流泄漏现象比较多,有时 比较严峻；这些杂散电流对钢筋混凝土结构如基础、梁、柱等钢筋的腐蚀破坏时有所 见；三. 钢筋混凝土结构防护措施混凝土结构防腐蚀是系统工程,必需在勘察、规划、设计、施工、使用等

11、各个阶段对 所涉及的防腐问题进行细致的明白、分析和处理,各个阶段都应充分重视和充分合作,共 同完成；混凝土结构防护措施可分为基本防护措施、混凝土外表涂覆防护措施和钢筋防护 措施；3.1 混凝土的基本防护措施混凝土的基本防护措施即是从设计、施工、制作等方面提高混凝土自身的防护性能；由于混凝土本身具有高碱性,正确设计、施工的优质混凝土爱护层本身具有长期防止环境 介质渗透的功能,因此,尽可能提高混凝土本身对钢筋的防护功能是预防钢筋腐蚀的很多 措施中最经济合理、最有效的基本措施；这一类措施主要有以下几方面：1合理的结构设计混凝土结构形式及细部构造应有利于防腐、检测；如构件截面几何外形应简洁、平名师归纳

12、总结 顺,削减棱角、突变和应力集中; 混凝土外表应有利于排水,不宜在接缝或止水处排水; 特第 3 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 别留意构件应易于施工,尽可能在工场预制; 结构形式应便于对关键部位进行检测和设置检测、爱护和实行补充爱护措施的通道 ; 对处于腐蚀较严峻部位和构件,应考虑其易于更换的 可能性；由于混凝土爱护层厚度与发生腐蚀的时间成平方关系,适当增加混凝土爱护层厚 度,以延长腐蚀性介质渗透到钢筋四周到达破坏钝化膜临界值的时间；但爱护层厚度不宜 大于 80mm,否就混凝土外表易显现由于混凝土收缩、温度应力等所引起的混凝土外表裂缝

13、；掌握主筋的直径不宜过大,一般混凝土爱护层厚度宜大于215 倍主径直径,缘由是较粗的钢筋供应较小的电阻,也就是供应了较大的腐蚀电流；更重要的是较粗的钢筋会生成 较多的腐蚀产物,膨胀的体积增大比较多,从而造成较高的拉应力；所以,当混凝土爱护 层厚度相同时,钢筋越粗,钢筋直径对爱护层厚度的比值越大,钢筋开头腐蚀到开头使混 凝土胀裂的时间也就越短；2挑选优质原材料和优化混凝土协作比设计挑选优质原材料和优化混凝土的协作比,以提高混凝土的抗蚀才能；如尽量减小水灰 比提高混凝土的密实度,混凝土密实度高,孔隙率小,有利于提高混凝土的抗渗性,增强 对腐蚀性介质的抗蚀才能 ; 限制粗骨料的最大粒径,削减粗骨料与

14、水泥砂浆界面的不利影 响; 规定混凝土拌合物最低水泥用量或最低胶凝材料用量,确保混凝土具有较高的碱 度; 有抗冻要求时,加入合适量的引气剂以提高混凝土的抗冻性 ; 不得采纳可能发生碱- 集料 反应的活性骨料 ; 严格限制砂、石、外加剂、拌和水等原材料中的氯离子含量,使混凝土拌 合物中氯离子含量符合规定要求；3采纳高性能混凝土高性能混凝土是指用常规材料、常规工艺,以较低水胶比、适当掺量的优质掺合料和 较严格的质量掌握制作的高耐久性,良好工作性及较高强度的混凝土；中交集团广州四航 工程技术讨论院等单位开发的海工抗盐污染高性能混凝土,其抗氯离子渗透性比一般混凝 土提高数倍,可显著提高混凝土本身的护筋

15、性能,从根本上提高混凝土的耐久性,从而延 长结构物的安全使用寿命；目前,该项技术已胜利应用于盐田港、湛江港、洋山港、东海大桥、杭州湾大桥等多项使用年限要求 中；3.2 混凝土外表涂覆防护措施50 年甚至 100 年的大型海港工程和跨海大桥工程除了实行措施提高混凝土本身的耐久性外,采纳混凝土外表涂覆防护措施有效地将混 凝土与四周腐蚀性介质隔离开来或阻挡有害介质的侵入,也是一种有效的防护措施；3.2.1 混凝土外表涂层该措施是在混凝土外表涂覆一层涂料,形成一层隔离层禁止氯离子、氧、水等介质渗入混凝土,以延缓钢筋腐蚀；从90 岁月开头,在我国一些海港工程,跨海大桥工程中得到名师归纳总结 - - -

16、- - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 应用,实践证明,混凝土外表实施涂层防腐蚀爱护的技术成熟、爱护成效显著,是海洋环 境混凝土防腐最经济有效的爱护措施；我国海港工程混凝土结构防腐蚀技术标准已将 该技术列为海港工程混凝土结构最重要的防腐蚀措施之一；对涂料的要求是能耐碱、耐老 化和与混凝土外表应有良好的附着性；对海港工程潮差、浪溅区涂层,要求涂料应具有良 好湿外表固化功能；3.2.2 外表涂覆浸入型涂料浸入型涂料是一种粘度很低的有机硅化合物液体,将它涂或喷于风干的混凝土外 表上,靠毛细孔的外表张力作用吸入深约数毫米的混凝土表层中,它与孔壁的氢氧化钙

17、反应,以非极性基使毛细孔憎水化或者填充部分细孔,使孔细化；浸入型涂料不能在混凝 土外表上成膜,不会形成隔离层,也不能布满混凝土毛细孔隙,所以不会影响混凝土透气 性,透水蒸汽性,但是,它却能显著降低混凝土的吸水性,使水和只能溶解于水中才能被 毛细管吸取作用吸进去的氯化物都难以吸进混凝土中,而混凝土中的水份却可以化为水蒸 汽自由蒸发出去,使混凝土保持干燥,从而显著地提高混凝土的护筋性；目前使用的侵入 型憎水涂料中,以异丁基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷作为浸渍材料成效最好,有 液状和膏体状；国内外已有不少海港工程、跨海大桥使用,但材料费用较高,国内能批量 生产的较少；3.3 钢筋防护措施3.3.

18、1 镀层钢筋和涂层钢筋镀层钢筋主要是镀锌钢筋,利用锌的电位比铁低,对钢筋施加阴极爱护；涂层钢筋是 指在钢筋外表制作涂层,隔离钢筋与腐蚀介质的接触；这种钢筋是在严格掌握的工厂流水 线上,采纳静电喷涂工艺将涂层目前使用较普遍的是环氧涂层喷涂于外表处理过的预 热的钢筋上,形成具有一层坚强、不渗透、连续的绝缘层的钢筋；所以,只要这种钢筋在 运输、存放、加工、安装和混凝土浇捣过程中能按标准严格爱护,它是可以将钢筋与四周 混凝土隔开,即使氯离子、氧气等已大量侵入混凝土,它也能长期爱护钢筋使它免遭腐 蚀；3.3.2 钢筋阻锈剂混凝土拌合物中掺入适量阻锈剂,可阻挡或延缓金属和电解质界面的电化学反应,从 而阻挡

19、金属腐蚀是预防恶劣环境中钢筋腐蚀的一种有效的补充措施；但是它不能代替优质 混凝土,也就是说掺加阻锈剂不能降低对混凝土爱护层的基本要求；依据作用机理,钢筋 阻锈剂可分为阳极型、阴极型和混合型三种；加入钢筋阻锈剂既推迟了钢筋开头生锈的时 间,又减缓了钢筋腐蚀进展的速度；名师归纳总结 3.3.3阴极爱护第 5 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阴极爱护技术是应用电化学原理,通过给被爱护钢筋加一负向电流,使它的电极电位 负移,即使钢筋外表氯离子已到达或超过使钢筋脱钝的临界值,由于电化学腐蚀过程得到 有效的抑制而使钢筋不会发生锈蚀；阴极爱护的方式有

20、牺牲阳极和外加电流两种：1牺牲阳极方式采纳电化学上比钢更活泼,即电位更负的金属如铝合金、锌合金等作为阳极,与 被爱护的钢电联接,以本身的腐蚀牺牲供应自由电子,对被爱护的钢实施阴极爱护；它施工简便,不需要外部直流电源,不必常常爱护治理,但由于供应的爱护电流有限,一 般不适用于暴露于大气中的钢筋混凝土结构；2外加电流阴极爱护以直流电源的正极接通难溶性阳极,发射爱护电流; 以其负极接通被爱护的钢,而阳极与被爱护的钢均处于连续的电介质中,使被爱护的钢接触电解质的全部外表都充分而且 匀称地接受自由电子,从而受到阴极爱护；外加电流阴极防护技术在欧、美等国家已经用 于环境恶劣的重要工程上；我国目前尚处于技术

21、开发和引进阶段,中港- 圣维可广州防 腐工程已将该项技术胜利应用于天津港、杭州湾大桥等工程,为该项新技术在国内的推广 应用发挥了重要的示范作用；随着技术进步和熟悉的提高,作为一种长期有效的爱护措 施,该项技术将会有宽阔的应用前景；四. 结语随着我国经济建设的快速进展,对混凝土结构的质量和使用寿命要求也将越来越高；混凝土的腐蚀是客观存在的,但是只要对混凝土腐蚀问题进行深化的明白,可依据混凝土 结构的特定使用环境,针对可能显现的腐蚀情形,在混凝土结构的设计、施工、质量掌握 等各阶段合理地应用各种防腐蚀爱护措施,是可以确保混凝土结构到达预期寿命的；值得引起重视的是应在设计初期,就依据设计寿命要求,提高 预先设防的意识,高度重视预先实行混凝土防护措施,这虽然会增大初期投入,但可以大 大削减工程使用期的修理费用,从而降低整个寿命期的总体花费；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页