浅析混凝土中钢筋锈蚀对混凝土结构的影响.pdf

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1、2014年第3期·31·第40卷总第179期SichuanBuildingMaterials2014年6月DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2014.03.014浅析混凝土中钢筋锈蚀对混凝土结构的影响莫桂梅,徐俊,宣佳良(广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004)摘要:简要阐述混凝土结构耐久性研究的意义，介应的电子电解成氢氧根离子,化学表达式如下：绍混凝土中钢筋锈蚀的机理，并分别介绍钢筋锈蚀对其基阴极反应：--本力学性能的影响、钢筋锈蚀对混凝土和钢筋之间粘结性O+2HO+4e

2、→4OH(1)22能的影响和钢筋锈蚀对混凝土构件承载力的影响三个方面阳极反应：-2+的研究现状。2Fe-4e→2Fe(2)关键词:钢筋锈蚀;粘上的结性能;力学性能;承载全过程化学反应式和反应产物如下：力2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2(3)中图分类号:TU375文献标志码:B4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3(4)文章编号:1672-4011(2014)03-0031-03上述反应中的产物氢氧化铁进一步和附近的水分子结合容易生成红锈(nFeO·mHO),与氧分子结合使一部分2320前言红锈生成

3、黑锈(四氧化三铁)并附着在钢筋表层,上述反应中生成红锈体积比反应前体积增大4倍,而黑锈增大2倍,这自混凝土结构诞生后,由于其自身取材方便、造价低、种体积膨胀使钢筋周围的混凝土处于受拉的应力状态,随受力性能好等原因,目前在各种工业、民用建筑中得到广着锈蚀产物的增多,钢筋周围混凝土受到的拉应力逐渐增泛使用。而由于混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀等原大至混凝土抗拉强度后,混凝土保护层就会出现沿着纵向因,混凝土结构在使用一定的时间之后,其混凝土耐久性钢筋方向的纵向裂缝,当锈蚀产物增加到一定程度,随着问题就会日益突出。混凝土结

4、构处在不同的外界环境条件裂缝开裂程度的增大会导致混凝土保护层会剥落、内部钢下,其耐久性问题有一定的区别。在潮湿环境中混凝土碳筋直接暴露在大气环境中,使内部钢筋更加容易发生锈蚀。化程度要比在干燥环境中严重,而氯离子侵蚀则在海洋混凝土结构中表现最为突出,钢筋锈蚀问题则在大多数具有2钢筋锈蚀对混凝土结构的影响较长使用年限的构件中都会存在。混凝土结构耐久性问题的存在轻则影响构件的正常使用功能,重则使构件承载力2.1混凝土中钢筋锈蚀对钢筋力学性能的影响[1]降低,甚至是导致构件破坏。1991年Mehta教授曾经在目前,关于锈蚀

5、钢筋力学性能的研究上主要通过以下报告中指出,钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构受到损坏的两种方法进行：首要原因。目前,由钢筋锈蚀引起的结构耐久性失效问题1)直接对完好的钢筋通电加速锈蚀,通过对加速锈蚀是国内外专家学者极其重视的工程结构灾害问题。后的钢筋进行试验测试来研究钢筋锈蚀后力学性能的改变;2)直接提取混凝土构件中由自然锈蚀形成锈蚀钢筋,对1混凝土中钢筋锈蚀的机理其进行力学试验来研究自然锈蚀钢筋锈后力学性能的改变。混凝土在刚结硬时有少量的Ca(OH)未完全反应形成对于锈蚀钢筋力学性能的试验研究,一般是通过测试2锈蚀钢筋

6、在单调拉伸荷载作用下的受力性能来进行。单调CaCO,而是与水分子以饱和的Ca(OH)晶体分布在混凝32荷载作用下锈蚀钢筋力学性能指标主要包括钢筋的伸长率、土中,混凝土在早期时pH值为13左右,呈强碱性,钢筋屈服强度和极限强度三个方面。在自然环境条件下,钢筋在这种强碱的环境下表层会形成一层厚度约为200~600nm锈蚀持续时间长,长期处于干湿交替和温度变化的状态,的钝化膜,这层膜的主要成分是含有结合水的氧化铁使混凝土中钢筋表面处于活化状态。在自然条件下形成的(nFeO·mHO),而在碱性环境下这种物质能阻止外部环232

7、锈蚀钢筋的特点是锈蚀不均匀,锈蚀的性状以坑蚀为主,境中的气体和物质进一步对钢筋进行腐蚀。因此,为了保证并且锈蚀最先产生在靠近混凝土保护层的一侧,且外侧的混凝土养护完成后的密实度,就必须提高混凝土的浇筑质锈蚀程度明显比内侧严重。通电加速锈蚀的钢筋与自然锈量。混凝土保护层在不开裂的情况下,即使构件处在露天环蚀钢筋的区别是锈蚀产物不同,通电锈蚀的锈蚀产物氧化境、滨海环境下,钢筋锈蚀也不容易发生。但是,若某些因素不充分,呈黑色,锈蚀时间较自然锈蚀短,锈蚀性状为沿导致钝化膜受到破损使钢筋呈活化态时,钢筋就会逐渐从表圆周方向的均

8、匀锈蚀。通过对锈蚀钢筋进行单调拉伸试验到里发生锈蚀。钢筋呈活化态时钢筋表层发生腐蚀的化学机可知,随着锈蚀率的增大,锈蚀钢筋的伸长率、屈服荷载理是：钢筋中的铁元素失去电子发生阳极反应而生成铁离和极限荷载都出现下降的趋势;当锈蚀程度达到一定的值子,而来自外界环境中的氧气分子、水分子吸收来自阳极反时,钢筋的屈服平台逐渐消失;在锈蚀率相同情况下,自作者