钢筋混凝土基础钢筋的锈蚀原因及防护研究.doc

钢筋混凝土基础钢筋的锈蚀原因及防护研究摘要：随着我国建筑业的发展，建设中的钢筋砼基础耐久性和安全性引起人们的关注，而钢筋的锈蚀是影响耐久性和安全性的重要因素。由于耐久性不足而非力学因素造成力学破坏现象，有的不得不大修、拆除或者加固，有的甚至因钢筋锈断而倒塌，造成人员伤亡、财产损失1。本文主要是对基础钢筋的锈蚀原因做了分析以及针对钢筋的锈蚀提出了相对应的解决办法。关键词：钢筋混凝土基础、耐久性、钢筋锈蚀、防锈蚀钢筋混凝土结构的耐久性问题一直没有得到很好的解决，为此这方面的研究日益受到建筑工程人员的重视。外界环境的侵蚀，会使混凝土保护层受损、开裂和剥落从而使砼保护之下的钢筋暴露出来，产生锈蚀，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性和使用寿命的最重要的因素严重制约了我国的经济发展2。特别是我国的东部沿海地区，砼基础钢筋受到腐蚀的更为严重。因此，对钢筋的锈蚀和防护的研究，是近年来建筑界一个重要的研究课题。1.钢筋混凝土基础钢筋锈蚀原因分析：1.1混凝土的碳化作用 混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，其化学反应为：（）2232。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的23和34，称为钝。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。1.2氯离子的侵蚀作用 在水泥水化过程中生成大量的Ca(OH)2，使混凝土孔隙中充满饱和的Ca(OH)2溶液，其pH值大于12，钢筋在碱性介质中，表面能生成一层稳定致密的氧化物钝化膜，使钢筋难以锈蚀。但是当混凝土存在氯离子和氢氧根的摩尔比大于0.6时，即使pH12，钢筋表面的氧化物钝化膜也可能被破坏而遭受锈蚀，这是由于氯离子在这些条件下可以穿透或活化钢筋表面的氧化物保护膜，从而创造电化学腐蚀的条件，氯离子穿透或活化氧化物保护膜，会使钢筋各部位的电极电位不同而形成局部电池，发生电化学反应：Fe2ClFeCl2，FeCl2很容易进入溶液并发生电离：FeCl2Fe2Cl，于是溶液中的Fe和OH结合成Fe(OH)2；Fe(OH)2又和溶解在水中的氧作用生成Fe(OH)3即：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3而被腐蚀。而氯离子却可以重新在钢筋表面起作用，周而复始地促使铁的阳极氧化过程而自身并不消耗。所以氯离子对钢筋的腐蚀作用一旦发生，就会持续地进行下去，由此可见其危害性是相当巨大的。另外氯离子的存在还能造成钢筋表面的局部酸化，降低pH值，从而进一步促进铁的阳极氧化速度；在钢筋内部存在应力或有外界电流作用时，氯离子将加剧应力或电化学腐蚀。1.3其他因素作用如果外界环境中 CO2、SO2、工业酸性介质等渗入到混凝土中, 也会与其中的含碱物发生化学反应, 这样将降低混凝土的碱度，也可能导致部分水泥水化物分解。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。此外，气候条件、地下微生物等也有可能腐蚀钢筋。2基础钢筋的防锈蚀措施：2.1混凝土碳化破坏的防治对于混凝土的碳化破坏，我们在施工中总结出了一系列治理措施：一是，在施工中应根据建筑物所处的地理位置、周围环境，选择合适的水泥品种；对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；冲刷部位宜选高强度水泥；二是，分析骨料的性质，如抗酸性骨料与水、水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用；三是，要选好配合比，适量的外加剂，高质量的原材料，科学的搅拌和运输，及时的养护等各项严格的工艺手段，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀，以确保混凝土的密实性。2.2防止氯离子侵蚀混凝土中钢筋的措施控制原材料中氯化物的含量，除按照施工质量的要求(规范)选择合适的原材料外，严格控制材料的氯化物含量和避免氯化物的污染是混凝土中氯离子不超标的前提条件。混凝土的原材料主要有水泥、水、砂、石子和外加剂等，因特殊需要在生产过程引入氯化物的水泥要严格控制氯含量，并对其使用范围有所限制。饮用水、天然的洁净淡水及河砂一般含氯盐量很少，可直接用于拌制混凝土；钢筋混凝土工程不允许使用海水；对海砂应检验其氯盐含量，符合标准规定的才能使用，而且最好还要采取防钢筋腐蚀(如加钢筋阻锈剂)的措施。2.3防止其他环境因素对钢筋的侵蚀 2.3.1采用耐腐蚀钢筋 研制合金钢是改变钢筋对腐蚀敏感性的方法之一。合金元素包括铜、铬、镍、钨等，其中铬最常用，其他金属也用于与铬一起组成合金。铬使铁易形成更致密和结合力强的氧化膜，在高碱性条件下比普通钢筋具有更高的防腐蚀性能；镍对于提高钢筋抗盐腐蚀是很有用的；奥氏体不锈钢在氯化物浓度较高的环境中比铁素体具有更好的耐蚀性。2.3.2应用钢筋阻锈剂 钢筋阻锈剂即为抑制钢腐蚀的缓蚀剂，拌制混凝土时掺加阻锈剂是防止钢筋腐蚀的一种经济而有效的方法。最早开发的钢筋阻锈剂是亚硝酸盐，特别是亚硝酸钙对提高防腐蚀性能很有效，至今常作为复合阻锈剂的重要组分。除亚硝酸盐外，Na2PO3F、Na3PO4和Na2PO4等也可用于作为钢筋阻锈剂。近年来，有机阻锈剂的应用又发展成为抑制混凝土中钢筋腐蚀的有效方法，其主要是胺与酯组成的水基有机外加剂。 2.3.3混凝土表面处理 硬化后的混凝土总是存在着空隙，为环境中水、二氧化碳和氯离子等介质的侵蚀提供了通道。因此，通过混凝土表面处理，提高混凝土层的抗渗性也是保护钢筋的一项补充措施。混凝土表面处理主要为混凝土的脱水处理、镶面板和表面涂覆。脱水处理是在混凝土刚浇捣成型后，用真空脱水模板对混凝土表层进行真空脱水，排走混凝土中多余的水分和空气，使混凝土表层更为密实，提高抗氯化物等介质的渗透。3结语在实际情况中，基础钢筋混凝土承受着压力和腐蚀的双重作用。通过上面的钢筋的锈蚀原因研究，我们需要做到：保持基础混凝土的高碱度；提高混凝土的密实度；严格控制腐蚀离子如氯离子的含量，使用耐腐蚀钢筋、钢筋阻锈剂以防止。这对于节约资源、能源及资金均有重大意义，而且减少了混凝土过