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低溫酸化緩蝕劑 |
鋼筋混凝土的腐蝕
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因具備耐久性好、承載能力強及成本低廉等優(yōu)點而被廣泛的應(yīng)用于城市建筑、橋梁、碼頭及公路等建筑物。通常，人們認為鋼筋混凝土是一種耐久性較好的材料，但長期的工程應(yīng)用實踐表明，鋼筋腐蝕引發(fā)的混凝土劣化造成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象十分普遍，而由此導致的直接及間接損失是十分慘重的。1900年前后，許多歐洲國家在使用道路除冰鹽后的10年內(nèi)，普遍發(fā)生了鋼筋腐蝕、混凝土開裂事件。1981年，在美國境內(nèi)，高達1/4比例的橋梁出現(xiàn)了腐蝕破壞現(xiàn)象；1993年，受到腐蝕破壞的橋梁大于橋梁總數(shù)的1/2，其中40%已承載力不足。而國內(nèi)，廣泛應(yīng)用鋼筋混凝土材料由來已久，受惡劣條件影響，特別是1950年前后，在工程實踐中向混凝土內(nèi)大量摻入氯鹽，造成其耐久性下降，甚至出現(xiàn)危機人類生命及財產(chǎn)安全的案例發(fā)生。
在誘發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕的眾多因素中，碳化和氯鹽入侵被認為是最主要的因素。碳化過程是指自然界CO2或其他酸性氣體（如SO2）與濕混凝土內(nèi)Ca(OH)2反應(yīng)，降低混凝土的堿性。碳化并不損壞混凝土，它使混凝土產(chǎn)生收縮，降低混凝土孔隙率并增加其抗壓強度，但碳化的危害能引發(fā)鋼筋銹蝕。碳化一方面使混凝土堿度降低，一般認為當pH低于11.5時，鋼筋表面鈍化膜被破壞，失去保護作用，另一方面碳化可使結(jié)合態(tài)氯離子得到釋放，進而增加氯離子侵害性。氯鹽侵蝕是鋼筋腐蝕的最重要原因之一。
近年來,各國學者對氯鹽侵蝕誘發(fā)的混凝土鋼筋腐蝕機理進行了大量研究，但關(guān)于氯離子作用的影響卻眾說紛紜,主要有以下幾個機理：破壞鈍化膜理論、形成"腐蝕電池"理論、Cl-的陽極去極化作用、Cl-的導電作、Cl-與水泥石的作用。一般認為,當Cl-存在于鋼筋/混凝土界面時,在腐蝕電池產(chǎn)生的電場作用下, Cl-將不斷向陽極區(qū)遷移、富集,并反應(yīng)生成易溶FeCl2,隨后向外擴散,遇OH-生成Fe(OH)2并釋放Cl-再次向陽極區(qū)遷移，帶出更多Fe2+，促進陽極不斷反應(yīng)。與此同時生成的Fe(OH)2與氧和水反應(yīng)生成Fe2O3。鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積約為原鋼筋體積3～4倍，其體積的明顯增大將引入應(yīng)力，致使混凝土開裂、脫落、剝離，反過來更促進侵蝕離子入侵，加速腐蝕發(fā)展。通常情況下,鋼筋發(fā)生腐蝕的可能性隨著混凝土中氯離子含量的升高而增大。
混凝土內(nèi)氯離子以結(jié)合態(tài)和游離態(tài)兩種形態(tài)存在。結(jié)合態(tài)又分為化學結(jié)合和物理吸附，前者是氯離子與水泥漿的水化產(chǎn)物結(jié)合，形成鹽，后者是氯離子被吸附到水化產(chǎn)物或孔壁上。游離態(tài)即為游離在孔溶液的氯離子，其可自由移動,研究成果表明,只有混凝土孔隙液中游離的氯離子，才能引發(fā)鋼筋腐蝕。鋼筋發(fā)生腐蝕要求其周圍的氯離子必須達到一個臨界值，即臨界氯離子濃度。目前，世界上對氯離子臨界濃度測定尚沒有統(tǒng)一的標準試驗方法，且對于氯離子極限濃度值和氯化物濃度的表示方式一直存有爭議，常用的表示方法有：占水泥質(zhì)量的百分比、單位質(zhì)量混凝土中的重量和[Cl-]/[OH-]。但是混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕趨勢會隨氯離子濃度升高而增大，因此實時有效檢測混凝土內(nèi)氯離子濃度具有重要意義。
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2015年05月26日
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