钢筋阻锈剂讲座内容.doc

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1、CGM-501/502混凝土钢筋阻锈剂1混凝土中钢筋钝化膜破坏的机理混凝土孔隙中是碱度很高的氢氧化钙饱和溶液，PH值在12.5左右，由于混凝土中还有少量的氧化钾、氧化钠，实际PH值可超过13。在高碱性环境下，钢筋表面形成厚2~6纳米的水化氧化膜γ—Fe2O3·nH2O。这层膜很致密，使钢筋处于钝化状态，即使有水分和氧气存在的情况下也不会发生锈蚀，称为钝化膜。有三个因素可以导致钝化膜破坏：1）混凝土中性化（如CO2，SO2，工业酸的作用），使得PH值降低到一定程度：PH值降到11.5左右时，钝化膜不再稳定，将PH值为11.5作为保护钢筋的“临界区”。PH降到9~10时，钝化膜完全破坏，钢

2、筋处于脱钝状态，锈蚀有条件发生；2）足够浓度的游离氯离子扩散到钢筋表面：如果钢筋表面有足够的氯离子，即使PH值大于11.5，氯离子也能破坏钝化膜，从而使钢筋发生锈蚀。因为氯离子半径小，活性大，容易吸附在位错区、晶界区等氧化膜有缺陷的地方。氯离子有很强的穿透能力，在氧化膜内层形成易溶的FeCl2，使氧化膜局部溶解，形成坑蚀。如果氯离子在钢筋表面广泛分布，坑蚀便会广泛发生，最终导致大面积腐蚀。3）杂散电流：杂散电流的存在（如地铁、电缆沟、轻轨等），导致金属铁失去电子而形成离子铁。影响钢筋锈蚀速度的因素：1）PH值：PH值在4~10之间腐蚀速度基本相等；PH值小于4时，腐蚀速度急速增加。不再

3、表现为吸氧腐蚀，而是释放出氢气。PH值大于10时，锈蚀速度大致与PH值的降低速度成正比。2）温度：腐蚀速度对温度很敏感。10~60℃范围内，锈蚀速度随温度升高几乎成比例增大。小于10℃时锈蚀速度很慢，大于80℃后锈蚀速度快速降低。3）氯离子浓度：游离氯离子浓度越大，对钝化膜的破坏作用越大。同时PH值决定钝化膜的厚度，钝化膜的稳定性好，破坏钝化膜所需的氯离子浓度就高。研究表明，Cl-浓度与OH-浓度比值有一个临界值。小于这个临界值，锈蚀不会发生。对于Cl-为内掺，[Cl-]/[OH-]临界值为0.6，而外渗入，为3。4）混凝土的电阻抗：电阻抗越大，锈蚀速度越慢，基本成反比。电阻抗又与孔隙

4、水含量、水化程度、水灰比、密实度等有关。5）保护层厚度：保护层厚度越大，O2的浓度梯度越小，氯离子渗透速度越慢，锈蚀越慢。6）水泥品种和掺合料：水泥矿物组分中，C3A对氯离子的吸附能力强，故游离氯离子浓度低，对保护钢筋有利。高碱水泥，提高了水泥碱度，提高了氯离子产生锈蚀的临界浓度。掺合料对氯离子有较强的吸附能力，对防止锈蚀均有益。2钢筋锈蚀的危害1）导致钢筋截面积缩小，承载能力降低。不均匀锈蚀导致产生应力集中现象，使钢筋的力学性能退化，如强度降低、脆性增大、延性变差。2）导致混凝土产生顺筋裂缝：锈蚀一旦发生，在钢筋表面生成疏松的锈蚀产物（mFe3O4·nFe2O3·rH2O），同时向周

5、围混凝土中扩散。锈蚀产物为未腐蚀的钢筋体积的2~6倍，锈蚀产物体积增大导致周围混凝土产生环向拉应力，最大可达到30MPa。当环向拉应力大于混凝土的抗拉强度时，便会形成裂缝。随着锈蚀的加重，裂缝逐渐向混凝土表面发展，保护层表面产生顺筋裂缝，甚至保护层脱落。裂缝又会为氯离子，氧气和水分到达钢筋表面提供快捷通道，加速钢筋锈蚀。3）疏松的铁锈降低了钢筋与混凝土之间的粘结力，以及导致横肋锈损，使得钢筋与混凝土的粘结性能退化。上述危害最终导致结构的承载力下降，安全性降低和适用性降低。3钢筋锈蚀的防护方法1）添加钢筋阻锈剂：后面详细介绍。2）电化学防护法，分为阴极保护法、电化学脱盐法、电化学再碱化法

6、a.阴极保护法，又分为牺牲阳极和外加电流保护法。*牺牲阳极保护法是采用化学活性更活泼的金属（如铝、锌等）作为阳极，与被保护的钢筋相连接，以提出自由电子，结果是更活泼的金属逐渐失去电子而消耗，起到保护钢筋的作用。施工简便，不必经常保护管理，但由于提供的保护电流有限，此法不适用于暴露于大气中的混凝土结构保护。*外加电流的阴极保护法：对被保护的钢筋通上电流，作为电流的阴极，这样钢筋就不会失去电子而成为离子。一般做法是混凝土表面涂导电涂料或埋设导电材料与阳极相连，钢筋作为阴极。b.电化学脱盐法：与阴极保护的方法相似，用较高的电压，较大的电流密度，对保护的钢筋施加电流，使被保护的钢筋周围的氯离子

7、浓度大大降低，而提高氢氧根离子浓度，可达到无损地排除钢筋周围混凝土中的盐类。此法有副作用，如可能导致钢筋析氢，产生氢脆和应力腐蚀缺陷。c.电化学再碱化法：使钢筋周围的混凝土恢复碱性。在混凝土和钢筋之间施加电场，通过电渗碱性化合物恢复混凝土的高PH值。通常以碳酸钠溶液和纸浆纤维的混合浆体作为电解质，钢筋作为阴极，混凝土外表面覆盖的钢丝网作为阳极，在直流电的作用下，高碱性的溶液通过孔隙渗透到混凝土内，完成再碱化的过程。电化学防护的方法专业性强，需要