混凝土的钢筋锈蚀.ppt

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1、混凝土的钢筋锈蚀钢筋锈蚀已成为混凝土结构耐久性破坏中的首要因素。1985年，美国各类腐蚀引起损失达1680亿美元，钢筋锈蚀占40%左右；九十年代初，美国全部57.5万座钢筋混凝土桥中因钢锈破坏而限载通车的公路桥占1/4，其中已经不能通车的占1%（约5000座），仅维修费高达900亿美元。我国交通部门于1980年对华南地区18座码头调查的结果发现：80%以上在使用不到20年间就出现了严重或较严重的钢筋锈蚀破坏；北方地区，北京西直门旧立交桥仅运行18年就拆除重建，沈阳文化路大立交桥使用13年后因钢筋锈蚀严重破坏，哈大公路，在建成5年后混凝

2、土出现严重的顺筋胀裂和剥落。(1)钢筋锈蚀破坏机理原电池反应原理腐蚀电池必备条件：1)阴极、阳极和电位差；2)离子通路(电解质)；3)电子通路。阴极反应:2H++2e-=H2↑阳极反应电流铜（阴极）锌（阳极）电极电位的形成原理图钢筋微电池腐蚀阳极反应：Fe-2e=Fe++（氧化反应）阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-（还原反应）综合反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(伴有电流)Fe(OH)2+O2+2H2O→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O（铁锈）阴极阳极混凝土的保护作用物理保护作用：阻止水分、氧气、氯离子等外界

3、有害介质的侵入；化学保护作用：高碱性环境（由于孔溶液中存在有NaOH、KOH，CH等，pH值大于12.5）下，阳极产生的Fe(OH)2被氧化成γ型氢氧化铁（纯化膜层）：Fe(OH)2+O2→γ-FeOOH+H2O（致密保护层）钢筋钝化层两个临界值：pH=9.88，开始形成钝化膜，pH=11.5，钝化膜才能完全覆盖钢筋表面。CO2CO2钢筋表面脱钝导致钢锈混凝土中性化导致锈蚀（pH≤10.5）Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O(氢氧化钙)3CaO•SiO2•3H2O+CO2→3CaCO3+2SiO2+3H2O(水化硅酸钙)钢筋

4、锈蚀产生的裂缝开裂锈蚀膨胀混凝土碳化与钢筋锈蚀氯盐导致钢筋锈蚀(Cl-/OH-≥0.6)Fe2++Cl-→[FeCl络合物]-（还原反应）[FeCl络合物]-+2OH-=Fe(OH)2+Cl-Fe(OH)2+O2+2H2O→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O（铁锈）破坏钝化膜腐蚀宏观电池混凝土腐蚀坑钢筋钝化层钢筋Cl-在钢筋锈蚀中的作用氯离子是极强的阳极活(去钝化)剂。在水泥的浸出液中，即使其pH值还很高(如达到13)，只要有4~6mg/L浓度的氯离子，就足以破坏钢筋钝化膜。Fe2++2Cl-+4H2O-----FeCl2.4H2O

5、FeCl2.4H2O-----Fe(OH)2+2Cl-+2H++2H2O氯离子虽然并不构成腐蚀产物，在腐蚀中也不消耗，但作为促进腐蚀的中间产物，会给腐蚀起催化作用。海洋浪溅区混凝土的氯离子侵蚀浪溅区下部接触氯化物机会多、潮湿，易成为阳极区，而上部接解氧气较多，易成为阴极区；浪溅区混凝土潮湿、又含有渗入的电解质，使其易形成良好的导电通路；浪溅区干湿循环及海风风干作用使氯离子更易由于毛细管作用进入混凝土内部。钢筋混凝土锈蚀破坏机理CO2,O2,H2O222混凝土表面应力应力钢锈破坏裂缝钢筋钢锈膨胀压力，胀裂破坏．(2)钢筋锈蚀破坏特征混凝

6、土顺钢筋开裂、剥落、脱层开裂剥落分层钢筋－混凝土间“握裹力”下降与丧失钢筋断面损失：以局部腐蚀为主，均匀腐蚀较少。钢筋应力腐蚀断裂：应力＋锈蚀相互促进的结果。钢筋腐蚀过程四阶段：1）腐蚀孕育期T0、2）腐蚀发展期Ｔ1、3）腐蚀破坏期T2、4）腐蚀危害期T3。T0＞T1＞T2＞T3。(3)钢筋锈蚀影响因素混凝土密实度和保护层厚度：密实度：水灰比、矿物掺合料、骨料；保护层厚度：设计富余系数，30%↑。混凝土保护层的完好性：成型质量：混凝土工作性、成型振动方式；表面开裂：材料性能、养护制度。开裂造成钢筋预应力损失开裂，使水和其它离子进入混凝

7、土液相pH值：pH＞10，钢筋锈蚀速率很小；pH≤4时，钢筋锈蚀速率急剧增加；水泥品种、矿物掺合料不同，混凝土的碱度不同，碳化不同，对钢筋的保护不同。粉煤灰减小混凝土的氯离子扩散的作用混凝土Ｃl-含量：预应力混凝土：Cl-总量不超过0.06%(水泥质量)；普通混凝土：Cl-总量不超过0.10%(水泥质量)。水：200～350mg/L；海砂：低于0.06%；外加剂：防冻剂、早强剂。混凝土种类内掺型混凝土氯盐总掺量临界值（%）外掺型混凝土氯盐浓度临界值（X10-6）中等强度混凝土1.155000高强混凝土0.8510500掺粉煤灰高强混凝

8、土0.8--粉煤灰和高效减水剂双掺型高强混凝土0.4510000环境条件：氯盐、潮湿、冷热交替、干湿变化。当构件使用环境很干燥（湿度<40%），或完全处于水中，钢筋的锈蚀极慢，几乎不发生锈蚀。(4)钢筋锈蚀的预防措施混凝