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钢筋锈蚀对混凝土结构的影响

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钢筋锈蚀对混凝土结构的影响

作者:陈鑫

来源:《城市建设理论研究》2014年第05期

摘要:钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性的主要病害之一,所以防止钢筋锈蚀对提高混凝土耐久性尤为重要。本文阐述了混凝土中钢筋锈蚀的原理及造成的严重影响,并提出了防止钢筋锈蚀相应措施,希望对相关工程具有一定借鉴意义。

关键词:混凝土结构;钢筋锈蚀;原理与影响;措施

中图分类号: TU37文献标识码: A

引言

结构腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。混凝土结构中钢筋锈蚀源于在多种因素作用下(如碳化、氯离子侵蚀等),钢筋原先在碱性介质中生成的钝化膜被渐渐破坏而失去保护作用,导致锈蚀生成的铁锈,其体积是被腐蚀掉的金属体积大3-4倍,使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂。钢筋锈蚀引起的裂缝一旦产生,钢筋锈蚀速度将大大加快,结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快,有的甚至发展到钢筋锈断,危及结构的安全。1991年在法国召开的

第二届混凝土耐久性国际学术会议上,美国加州大学Mehta教授的主题报告“混凝土耐久性50年进展”中提出,目前钢筋锈蚀已经成为钢筋混凝土构件破坏的最主要的原因。基于此,对钢筋锈蚀对混凝土的影响研究势在必行[1-2]。

1 腐蚀原理与影响

钢筋锈蚀的原因有两个方面[3]:一是钢筋保护层的碳化,其碳化的原因是混凝土不密

实,抗渗性能不足。硬化的混凝土,由于水泥水化,生成氢氧化钙,故显碱性,pH值>12,此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜,使钢筋不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或含CO2环境中时,由于CO2的侵入,混凝土中的氢氧化钙与CO2反应,生成碳酸钙等物质,其碱性逐渐降低,当混凝土的pH值<12时,钢筋的钝化膜就不稳定,当pH值<11.5时,钢筋的钝化保护膜就遭破坏,钢筋的锈蚀便开始进行;二是氯离子的含量。据有关试验证明,即便是pH值较高的溶液(如pH值>13),只要有4~6mg/L的氯离子含量,就足可以破坏钢筋的钝化膜,使钢筋失去钝化,在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。

资料表明,钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已成为世界各国普遍关注的一大灾害。混凝土中钢筋锈蚀的影响因素有:混凝土的密实度、混凝土保护层厚度、混凝土碳化、环境湿度、氯离子侵入等。在这些因素中,混凝土保护层的碳化和氯离子侵入是造成钢筋锈蚀的主要原因。钢筋锈蚀主要对混凝土结构造成影响存在以下几方面:

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