钢筋混凝土结构耐久性的影响因素分析

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1、第9卷第4期石家庄铁路职业技术学院学报VOL．9NO．42010年12月JOURNALOFSHIJIAZHUANGINSTITUTEOFRAILWAYTECHNOLOGYDec．2010钢筋混凝土结构耐久性的影响因素分析张巧慧(陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000)摘要：从钢筋混凝土结构耐久性的影响因素出发，分析碳化、氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性损伤所起的作用，最后提出通过适当增加保护层厚度提高混凝土结构的耐久性。关键词：钢筋混凝土耐久性碳化氯离子侵蚀腐蚀保护层厚度中图分类号：U448．25文献标识码：A文章编号：1673．1816(2010)04

2、—0030．041引言近年米，许许多多的结构都使用钢筋混凝士，钢筋混凝士结构的耐久性也普遍受到重视，影响钢筋混凝土结构耐久性的因素有很多，如最小水泥用量、最大水灰比、腐蚀性化学品(硫化物、氯花物)冻融循环作片j、混凝土碳化、钢筋锈蚀、以及混凝土保护层裂缝。其中混凝土碳化和钢筋锈蚀对混凝土结构的耐久性起着不可估量的作用。钢筋混凝士结构在自然环境、使“{环境及材料内部因素的作用下，随着时间的增加，结构的性能会逐步退化，从而使得承载能下降，影响结构的安全和正常使片j性能，缩短结构的使用寿命，影响混凝土结构的耐久性。其中混凝土中的钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性损伤的最重要因素，

3、在一般的大气环境中，混凝土碳化则是混凝_十中钢筋锈蚀的前提条件，在海洋环境中或除冰盐环境中，氯离子侵蚀是钢筋锈蚀的主要原因。2混凝土碳化混凝十结构在没有受到C1．等有害介质侵入钢筋不会锈蚀主要原因是由于混凝土孔隙内含有Ca(OH)2、Na0H和K0H孔溶液，其pH值在l2．5～13．5之间，保持一个碱性的环境，钢筋在高碱性的环境中，表面会形成一层钝化膜(Y．Fe203)，保护钢筋不被锈蚀。当钢筋表面的PH值下降或氯离子浓度达到一定值后，会导致钝化膜破坏，钢筋锈蚀。而混凝土的碳化是指混凝土中的碱性物质(主要是Ca(0H)2)与渗进混凝士中的二氧化碳(co2)利其它酸性气体

4、如二氧化硫(802)、硫化氢(H2S)等发生复杂的物理化学反应过程，虽然混凝土内部的碳化可以增强混凝土的强度，改善混凝土结构的尺寸稳定性，但是碳化使混凝士的碱度下降，当混凝土完全碳化后，pH值为8．5～9．0，在这种情况下混凝士中埋置的钢筋表面钝化膜被逐渐破坏，如果再有水和氧气存在，混凝土中的钢筋就开始锈蚀，导致混凝土结构破坏。混凝士的碳化是衡量钢筋混凝土结构物使用寿命的一个重要指标。收稿日期：2010-09—24作者简介：张巧慧(1981一)，女，汉，山西长治人，硕：{：，研究方向铁道工程。30第4期张巧慧钢筋混凝土结构耐久性的影响素分析混凝土的碳化是水泥石中水化产物

5、与环境中二氧化碳(CO2)相互作用的一个非常复杂的物理化学连续过程。是一个由表及里、缓慢向混凝土内部扩散的过程。另外，凡是能与Ca(0H)2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2，SO3，H2S以至于气相HC1等，均能发生中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化广义地称为“中性化”。以普通硅酸盐水泥为例，其主要水化产物有：水化硅酸钙(C3S2H3，占60％以上)，氢氧化钙(Ca(oH)2，约占25％)，水化铝酸钙，水化硫铝酸钙等。其中Ca(0H)2在水中的溶解度低，除少数溶于孔隙液中使之成为饱和碱溶液外，大部分以结晶的形式存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的pH值为12

6、．5～一13．5，在这种高碱性的环境中，钢筋表面会形成一种保护膜，使其免遭破坏。在水泥水化过程中，由于化学收缩、自由水蒸发等原因，使水泥石成为一个含有固相、液相和气孔的非均质体。环境中二氧化碳气体首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管，其次溶解于孔隙内的液相并生成碳酸，然后与水泥石中各水化产物发生碳化反应。水泥石中各水化产物稳定存在pH值，见下表。水泥石中各水化产物稳定存在的pH值当混凝土细孔溶液的pH值低于表1中的临界数值时，该物质就开始进行分解，在水化物中的氢氧化钙首先与酸性物质反应。主要的碳化反应方程式如下：CO2+H20=H2CO3Ca(OH)2+H2CO3

7、=CaCO3+2H2OCaSi03+H2CO3=CaCO3+SiO2+H203CaO·2SIO2‘3H20+3H2COs=3CaCO3-~-2SiO2-f-6H20钢筋混凝土碳化的机理就是火气中的二氧化碳与混凝土中的碱性物质，在气相、液相和同相中进行的一个十分复杂的多相物理化学连续过程。混凝土碳化实质上就是混凝土碱性降低的过程。未碳化区混凝~TL隙溶液的pH值达12．5左右，完全碳化区混凝土孔隙溶液的pH值一般为8．O～9．0之问。当pH值降至l1．5以下时，钢筋周围的致密钝化膜就受到破坏，在水和氧气得到满足的条件下，钢筋就开始锈蚀。断面