钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究

钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究

谢立军

身份证号:640321198602200936 宁夏 银川 750000

摘要：近年来，城镇化进程的加快，我国的各类工程建设数量也在不断增加。其中作为各项工程建设的主要材料，钢筋混凝土在绝大程度上影响着建筑构件整体稳定性以及在正常使用中的安全性。该材料主要由钢筋与混凝土组成，其强度指标与韧性指标均较高，同时将组成材料中的粘接力良好的展现出来，保障了工程结构的强度与稳定性。也正是因为上述特点，钢筋混凝土材料已成为建筑工程领域中必不可少材料。而在钢筋腐蚀日益严重的情况下，不单使得材料本身的粘接力不断下降，更使得构件整体稳定性不断降低，在荷载以及自重的作用下，加速了构件的破坏，使得其正常使用年限不断缩短。由此可见，要保证建筑在正常使用中的安全性与耐久性，就必须对钢筋腐蚀问题加以重视。

关键词：钢筋混凝土；钢筋腐蚀；原理

引言

随着城市化的发展，建筑材料的性能越来越受到人们的关注。钢筋混凝土作为主要的建筑材料，在很大程度上影响着建筑构件的整体稳定性和正常使用的安全性。该材料主要由钢筋和混凝土组成，其强度指数和韧性指数均较高。同时表现出构件材料良好的附着力，保证了工程结构的强度和稳定性。由于上述特点，钢筋混凝土材料已成为建筑工程领域不可缺少的材料。在钢筋锈蚀日益严重的情况下，不仅材料本身的附着力不断降低，而且构件的整体稳定性也不断降低。在负载和自重的作用下，部件的损坏速度加快，正常使用寿命不断缩短。因此，为了保证建筑物正常使用的安全性和耐久性，必须重视钢的腐蚀问题。

1钢筋混凝土中钢筋腐蚀的具体概况

混凝土在材料分类的过程中，将其划分为一种呈碱性的胶凝材料，所以，与钢筋混合使用时，无形中会在钢筋的外部区域形成一层较为显著的保护膜，并且能够有效地保证其温度、湿度、气体结构都处在一个相对恒定的情况下，则能够有效保障钢筋砼结构的稳定性和安全性。然而，当处在气候环境较为复杂的情况时，由于混凝土自身结构属于多孔类材料，会使一些外部的其他物质，通过混凝土孔隙，与保护膜内的钢筋发生化学作用，从而改变钢筋砼结构的应力性质，经过长时间的作用，钢筋混凝土会出现局部变形，或者是开裂的情况。而从目前出现的情况来看，钢筋出现腐蚀现象主要是由水、氯离子、硫酸根离子等因素而造成。

2钢筋混凝土中钢筋的腐蚀问题解析

2.1对于氯盐在混凝土中的作用

为了保证钢筋混凝土的使用效果，在进行混凝土的配制时会在其中添加一定量的氯化钙进行防冻及早强，从而使砼快速的提高强度。而在制作钢筋砼的结构体时，氯化钙与钢筋会产生一定的接触，氯的离子式为CL-，属于阴离子，其会与钢筋产生电解从而使钢筋中的铁出现氧化还原反应，此时的电化学反应为原电池反应，同时需要注意的是此时钢筋表面阳性电子必须属于活性电子且氯化钙分解成氯离子及钙离子才会产生反应。由于氯盐属于早强剂，因此其在使用中会加快砼的干缩速度，从而产生裂缝，扩大钢筋与空气及水分接触的面积。

2.2不密实或存在裂缝给混凝土带来的影响

导致钢筋腐蚀最重要的原因就是混凝土的密实度不够以及构件上产生的裂缝。如果水泥的配比量不当，会导致水灰比不达标，同时在浇筑混凝土的过程中再振捣不实，就会导致露筋和裂缝的产生，这就给侵蚀性介质创造了渗透的机会，加速了钢筋的腐蚀。

2.3“碳化”过程会给混凝土带来不同程度的损伤

在“碳化”作用的过程中，双氧水与砼结构中的碱反应，形成的产物会导致混凝土结构中的pH值不断下降，pH值的分界线是11，一旦pH值下降到11以下,那么，碱的活性会随着pH值的下降而增长，从而砼结构中的碱与双氧水的反应也会无形中被加速，最终形成带有腐蚀性的酸性物质。另外，混凝土自身结构本就带有空隙，化学作用之后的碳酸物质也会或多或少的加速钢筋腐蚀速度，经过长时间的作用，形成一个恶性的“碳化”循环模式，并且将这种恶性的“碳化”循环规律现象称之为碳酸化反应。

3钢筋混凝土中钢筋的腐蚀原理

3.1电化学腐蚀

电化学腐蚀为钢筋腐蚀的主要类别，也是当前导致钢筋出现严重腐蚀的主要原因。电化学腐蚀必须建立在两基础之上。其一，能够在钢筋的表层形成电位差。即在钢筋的不同区域存在相反的电位区域，也就是存在阳极与阴极。其二，处于阴极的部位必须能够自由释放一定数量的电子，使得整个电极反应能够形成。基于这一点，必须要求阴极存在一定水分与氧气。由此可见，潮湿的环境更容易使钢筋出现电化学腐蚀。具体来讲，电化学腐蚀包括三种:(1)析氢腐蚀。即在反应中有氢气产生，主要针对在酸性环境中的腐蚀。阳极的铁得到电子不断溶解，而氢离子则失去电子转变成氢气。(2)吸氧腐蚀。即在氧气充足的环境下，混凝土为该反应提供碱性环境，使得钢筋中的亚铁离子被氧化。(3)介质之间的氧化还原反应。即处于高电位的氧化剂在发生反应中变成金属溶解的共轭阴极反应。在该反应的作用下，钢筋的腐蚀速度将明显加快。

3.2化学腐蚀

钢筋的分子结构在应用期间，因为钢筋的使用一般同碱性特质的混凝土混合使用，进而为钢筋构成一层特殊的保护膜，发挥出保护钢筋的作用。因此，碱的化学反应在砼结构中的影响程度是比较小的。

3.3应力腐蚀

钢筋的电化学腐蚀以及应力复合作用的结构就称为应力腐蚀。影响钢筋的应力腐蚀的主要因素包括：钢筋的应力水平、腐蚀介质、钢筋的材料情况。由于钢筋受到化学腐蚀等原因，造成了钢筋表面形成大小不一，分布分散的腐蚀坑，这些腐蚀坑会在钢筋受到拉力时引起应力分布不均匀，导致应力集中而引起钢筋的早期断裂。

4防范措施

4.1常规的做法

（1）既需要精准把握混凝土结构中的水灰比比例，还要保障捣实工作的顺利进行，同时，最大程度地将混凝土结构中存在的孔隙降到最低，并且直接切断钢筋与外界介质接触的机会；（2）为了能够进一步防止氯离子产生，从而来破坏钢筋的氧化铁保护层，可以在使用早强剂的过程中，将其使用次数和使用剂量降到最低；（3）钢筋混凝土结构稳固性和安全性的保障，不仅可以通过在钢筋外部添加一层防腐性质的保护层，而且也可以将钢筋混凝土结构表面封闭在一个相对密封性的涂层中，防止水分、空气等介质侵入等。

4.2一般性的防范措施

在电化学反应的过程中，阴极电子在一定程度上，钢筋表面的阳极电子会逐渐脱离钢筋表面的贴覆，所以，为了进一步保障阳极电子的贴覆性，可以采用阴极保护法。另外，采取阳极牺牲法，或者是外加电流阴极保护法的方式，其实就是让电位更负的金属作为钢筋的阳极，由腐蚀本身来为钢筋提供自由电子，从而真正实现钢筋实施阴极保护的目的。

结语

在建筑工程项目的质量管理越来越严格的今天，钢筋混凝土中钢筋的腐蚀问题也越来越引起人们的高度重视，因此，还需要通过不断地改进和完善钢筋的腐蚀防护技术以及检测评价技术，深入了解钢筋发生腐蚀的机理，才能够针对性地采取相关的防范措施，这是保证工程建设质量的基本要求和必要前提。

参考文献

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