生活中的腐蚀和防腐——钢筋锈蚀
2017-01-04 09:33:16
作者：本网整理 来源：网络
钢筋混凝土结构会在各种有害介质作用下发生变质，由腐蚀所造成的经济损失是惊人的。腐蚀不仅吞噬着大量的结构材料，而且对人类的生命安全构成威协。因此，钢筋混凝土的防腐蚀研究是目前科学研究的一项重要课题，下面主要介绍混凝土中钢筋结构的腐蚀机理与防护措施。
混凝土中钢筋的腐蚀机理
研究表明，砼结构水化产生的强碱性环境会使钢筋表面生成一种致密的钝化膜，钝化膜对钢筋具有保护作用。然而，侵蚀性介质的入侵会改变钢筋周围的强碱性环境，造成孔隙液pH值降低，进而诱发钢筋的电化学腐蚀。侵蚀性介质引发的钢筋锈蚀被称为钢筋砼结构的癌症，潜伏期长，病发初期没有任何征兆，等到发现裂缝、砼保护层崩落等病害特征时，钢筋锈蚀已经处于加速期或破坏期。
当电介质溶液的pH值小于4时，腐蚀表现为酸蚀；而pH值为4~10时，腐蚀即为锈蚀；当pH值大于10时，钢筋表面开始生成一层溶解度很小的钝化膜，这时腐蚀的速度很低；pH值接近12时，这层保护膜变得非常致密稳定，使阳极反应难以进行，锈蚀停止。硅酸类水泥在凝结硬化时，大量生成的氢氧化钙以及水泥中含有的硝、钾、氧化物等能使砼中的溶液呈现强碱性，其pH值可达到12.5,处于砼中的钢筋会发生钝化。如果砼保护层不发生破坏，钢筋是不会发生锈蚀的。
钢筋锈蚀需满足3个条件
1钢筋表面存在电位差；
2阳极区段的钢筋表面处于活化状态；
3存在氧气和水。
由于钢筋钝化膜的存在，阻隔了氧气的进入。而钝化膜一旦破坏，就存在了水和溶解氧，电化学腐蚀就发生了。电 化学反应生成氧化铁，这样下面的铁成为阴极更加剧了电化反应的进行。另外，氧化铁会进一步氧化生成一种疏松的、易剥落的沉积物–铁锈，它表现为体积膨胀 （是原来体积的2-6倍），锈蚀产物的体积膨胀导致砼保护层开裂甚至剥落。
钢筋的防腐蚀措施
抗锈型钢筋
现已研发出的阻锈型钢筋有阴极型、阳极型、复合型等类型，系由无机物和有机物构成。加入混凝土中，能阻止、减缓钢筋锈蚀外且对混凝土的基本性能无不利影响。
特种钢筋
特种钢筋有环氧涂层钢筋、耐蚀钢筋、不锈钢筋、镀锌钢筋等。其中环氧涂层钢筋发展较快，美、日等国已批量用于工程。连续完整的环氧薄膜，能有效地隔离渗入混凝土内的有害离子与钢筋的接触，从而能保护钢筋不受腐蚀。然而，施工中需要小心绑扎（改用尼龙丝），并随时补涂运输、施工过程中划伤、碰坏的膜层部分，否则会加速该部位的腐蚀。价格较贵也是其投入量产的限制因素。
图为环氧树脂涂层钢筋
阴极保护
根据阴极保护原理，采用施加外加电流或牺牲阳极的方法，使混凝土内钢筋电位处于-0.85 V左右（饱和CuSO4电极），钢筋就不会发生腐蚀。对于新工程，阴极保护可用于海中、水域或地下潮湿的独立构筑物。但须严格控制保护电位范围，防止析氢引起"握裹力"降低和氢脆发生，对于预应力混凝土更应慎重。
结语
混凝土在长期的外在因素影响下，混凝土钢筋易出现锈蚀现象。钢筋锈蚀在结构中既普遍又严重，对结构的损害非常大。建筑的安全直接关系到我们自己的人身安全。所以对钢筋锈蚀的过程进行研究并找出更经济耐久更保险的防腐蚀方案是十分有必要的，目前看来这项工作仍需要我们更多地努力以达到"广厦千万间"的目标。
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