钢筋锈蚀的原理、防止与处理

钢筋锈蚀的原理、影响因素及预防钢筋的腐蚀可分为加工完成至混凝土浇筑的腐蚀和混凝土浇筑后的内部腐蚀。首先，我们应该了解钢材腐蚀的原理，然后采取有针对性的预防措施，对被腐蚀的钢材采取合理有效的处理措施。钢筋腐蚀原理：1.钢筋混凝土碳化由于钢筋混凝土并不完全密实，在水泥硬化后，氢氧化钙的碱性作用会在钢筋混凝土内部的钢筋表面形成致密均匀的钝化保护膜，以避免腐蚀的影响。但是，由于混凝土不完全密实，氢氧化钙会在空气中CO2的影响下与混凝土反应生成碳酸钙，从而逐渐削弱混凝土原有的碱性环境。钢筋钝化膜被保护在混凝土中，最低碱度的酸碱度不低于11.5，而碳化的结果会使混凝土的酸碱度低于9.0，原有的钝化膜被破坏，导致钢筋开始生锈。水泥中的一种水化产物约占10 15%。一方面，它提高了混凝土的碱度，同时，它也是最不稳定的成分。它最有可能与酸性介质反应来中和混凝土。用于保护混凝土中钢筋的钝化膜具有不小于11.5的最小碱度酸碱度，而碳化结果会使混凝土的酸碱度低于9.0，从而损坏钝化膜并引起钢筋腐蚀。2.氯离子对钢筋混凝土的腐蚀氯离子对混凝土中钢筋的腐蚀机理主要包括以下几个方面：(1)氯离子导致钢筋钝化保护膜失效。由于钢筋钝化保护膜是在混凝土原有的碱性环境中形成的，二氯化物进入混凝土后会对碱性环境造成破坏，氯离子会不断吸附在钝化膜附近，形成酸性环境，逐渐削弱其保护作用。(2)氯离子在混凝土中形成腐蚀电流，导致钢筋的电化学腐蚀。由于钢筋混凝土钝化保护膜的破坏，会出现腐蚀电位差，而氯离子会大大降低混凝土的电阻值，导致钢筋钝化保护膜边缘产生最大腐蚀电流，从而促进钢筋腐蚀的进一步发展。此外，氯离子与钢筋中的铁结合形成具有水溶性的氯化铁。氯离子不仅是钢筋腐蚀的催化剂，而且是一种吸湿性很强的盐，会导致氯离子不断渗透到混凝土中，最终完全破坏钝化保护膜。(3)氯离子和水泥化学反应对钢筋腐蚀的影响。由于水泥的主要成分铝酸三钙在特定的化学条件下会与渗透到混凝土中的氯离子发生反应，形成具有相对稳定特性的化学物质，从而降低混凝土中氯离子的含量，进而避免钢筋的腐蚀。然而，这种化学物质只能在碱性条件下保持稳定。当混凝土的酸碱环境发生变化时，会导致周期性分解，进而增加氯离子含量，导致钢筋表面氯离子浓度增加，这对防止钢筋腐蚀非常不利。(4)钢筋混凝土腐蚀过程中氯离子阳极去极化率对钢筋腐蚀化学反应的影响实质上是一个阳极反应过程，即铁原子失去电子形成亚铁离子。如果亚铁离子不能及时分离并随阴极表面积累，阳极反应将被阻断，这个过程就是阳极极化过程。然而，如果亚铁离子与氯离子结合形成氯化亚铁，将促进阳极反应，从而加速去阳极化过程。由于氯离子的溶解性，当不溶性氢氧化亚铁在当前时期遇到混凝土中的氢氧根离子时，会产生不溶性氢氧化亚铁，导致混凝土中形成铁锈。氯离子将立即与亚铁离子分离，并继续作为催化剂促进去阳极化，导致1.对混凝土酸碱度影响的研究表明，钢筋的腐蚀速率与混凝土液相的酸碱度密切相关。当pH值大于10时，钢筋的腐蚀速率很小。然而，当pH值小于4时，钢筋的腐蚀速率急剧增加。碳化后混凝土的酸碱度降低，钢筋的腐蚀速率随着碳化深度的增加而增加。中国建筑科学研究院混凝土研究所的研究工作表明，钢筋腐蚀与混凝土抗碳化能力之间存在明显的函数关系。采用快速碳化试验方法，对200组不同水泥含量、不同水灰比的普通混凝土和轻骨料混凝土进行了试验，并测定了钢筋腐蚀失重率A与混凝土碳化深度D的函数关系。回归分析表明，保护层厚度为20mm时的钢筋失重率与混凝土28天碳化深度的函数关系为：A=0.00369D1.34，其中：A为混凝土保护层厚度为20mm时的钢筋失重率；d是28天龄期混凝土的碳化深度，单位为毫米。2.混凝土中氯离子含量的影响混凝土中氯离子含量对钢筋腐蚀有很大影响。由于氯在钢筋腐蚀过程中不被消耗，所以它起着载体和催化剂的作用。因此，当氯离子浓度超过临界浓度时，增加保护层厚度不能减少钢筋的腐蚀。一般来说，加入钢筋混凝土结构中的氯盐量应小于水泥重量的1%。3、混凝土密实度和保护层厚度的影响混凝土对钢筋的保护作用包括两个方面：一是混凝土的高碱度使钢筋表面形成钝化膜；第二，保护层可以防止外部腐蚀介质、氧气和湿气的渗透。后者主要取决于混凝土的密实度和保护层的厚度。一般来说，高强度混凝土具有更好的密实性，从而具有更好的抗渗性。在相同条件下，保护层越厚，保护层完全碳化所需的时间越长，钢的腐蚀程度越轻。4、混凝土保护层完好程度的影响混凝土保护层的完好程度是指有无蜂窝孔洞、裂缝、裂缝的宽度和长度等。它对钢筋腐蚀有明显的影响，特别是在潮湿环境或腐蚀介质中的钢筋混凝土构件。一方面，裂缝会增加混凝土的渗透性，加速混凝土的碳化和腐蚀介质的侵蚀，加剧钢筋的腐蚀；另一方面，钢筋的腐蚀和膨胀会进一步使混凝土开裂，从而加剧钢筋的腐蚀。许多研究表明，当潮湿环境中使用的钢筋混凝土构件的横向裂缝宽度达到0.2毫米时，会引起钢筋的腐蚀。4、钢筋位置的影响对于钢筋混凝土梁和柱，位于拐角处的钢筋的腐蚀程度大于中部。试验表明，在相同条件下，构件拐角处的钢筋腐蚀速度比中部的钢筋快50%左右。这是因为位于拐角处的钢筋会受到两个方向渗透的影响。6环境条件的影响环境条件是引起钢筋腐蚀的外部条件，如温度、湿度和干湿交替等。所有这些对混凝土中钢筋的腐蚀都有明显的影响。特别是当混凝土的自保护能力(如密实度和保护层厚度)较弱或保护层有裂缝等缺陷时，外部因素的影响会更加突出。实际调查结果表明，钢筋混凝土构件在干燥无腐蚀介质中的使用寿命是在潮湿腐蚀介质中的2-3倍。钢筋腐蚀后，会产生铁(氢氧化物)2或铁(氢氧化物)3和结晶水合物铁(氢氧化物)33H2O(通常称为铁锈)。它们的体积膨胀，导致混凝土保护层局部开裂。在严重的情况下，钢筋也会出现裂缝，导致混凝土保护层剥落混凝土中受温度和湿度影响越大，其导电性越好。因此，空气的相对湿度越高，混凝土中的水分越多，钢筋腐蚀越快。对于混凝土中的钢筋，当气温达到50 60%时，会发生金属的电化学腐蚀。大多数钢筋混凝土处于干燥环境中，钢筋在使用几十年后不会腐蚀。在干湿交替的环境中，或者在雨水渗漏的地方，钢筋会很快生锈。因此，渗透性越强的混凝土钢筋越容易腐蚀。根据阿伦尼乌斯定律，温度每升高10，反应速率增加23倍。因此，温度越高，钢筋的腐蚀越快，钢筋在混凝土中的腐蚀速率与温度成正比3。在相对温度为90%的大气中，混凝土钢筋的腐蚀面积率从20到40增加了4倍。因此，温度的升高会加剧钢筋的腐蚀。防止钢生锈的措施：根据影响钢筋腐蚀的各种因素，防止钢筋腐蚀，降低钢筋腐蚀的严重程度，3.1提高混凝土的密实度，改善混凝土的孔隙结构，减缓混凝土的碳化速度，增强抗电流能力。改善孔隙结构是防止腐蚀的主要措施。3.2为了干缩裂缝，可在混凝土中加入减缩剂，在超长结构混凝土中加入补偿收缩混凝土外加剂。3.3在使用环境恶劣的混凝土工程中，根据工程预防情况，采用油漆和沥青或用聚乙烯或石蜡浸泡混凝土表面是非常有效的。3.4混凝土表面涂1: 2水泥砂浆防水层，起到加厚保护层的作用，对防止混凝土中钢筋腐蚀有明显效果。3.5掺有氯盐的防锈防冻剂必须按规定进行混合，不得用于预应力混凝土。3.6对于保护层的表面裂缝，很多人认为不影响混凝土结构对钢筋腐蚀是致命的，因此保护层的裂缝和表面缺陷，如脱落、掉角、露筋、蜂窝等，必须进行处理，否则雨水和有害气体的渗透会加速钢筋腐蚀。3.7用涂料保护钢筋或混凝土表面目前，涂层钢筋已在工程中得到应用。镀锌钢筋和有机涂层钢筋(主要是环氧涂层钢筋)很常见。此外，混凝土结构表面的有机涂层或无机涂层具有良好的防水、防腐和保温性能，可有效防止或减缓钢筋的腐蚀。3