荷载对混凝土中钢筋腐蚀的影响研究

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发布时间：2021-09-16

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荷载对混凝土中钢筋腐蚀的影响研究
魏福成
(大庆石化工程有限公司土建室．黑龙江大庆163"／14)
【摘要】普遍认为，混凝土结构中的钢筋在受到腐蚀后会影响混凝土结构的承载能力，钢筋受到的腐蚀越
严重，结构的承载能力越低，但结构所承受的荷载大小对混凝土中钢筋的腐蚀的影响却少有研究。本文通过对腐
蚀环境下混凝土结构试样施加不同的荷载，发现了结构所承受的荷载与混凝土中钢筋腐蚀程度以及腐蚀速率的
关系。实验结果表明：承受荷载越大的混凝土试样保护层出现的裂缝越多，钢筋腐蚀的越严重，腐蚀速率越快。
【关键词】混凝土；钢筋腐蚀；腐蚀电位
【中图分类号】TU375 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2014)10—0081—02
目前，钢筋混凝土结构应用广泛，已经大量应用
在了各类民用建筑、公路、桥梁以及工业建筑当中。
但是随着钢筋混凝土结构的使用时间的延长，其中的
钢筋以及各类金属预埋件就会受到环境的腐蚀，轻则
会造成混凝土结构的破坏，重则会影响甚至危及整个
建筑的安全。一项在我国开展的混凝土结构耐久性
调查表明，在一般的使用环境下有40％的建筑物中的
混凝土结构中的钢筋已经发生碳化现象，在较潮湿的
环境下90％建筑物中的混凝土结构中的钢筋已经发
生锈蚀。钢筋混凝土结构的建筑其设计寿命一般要
求为5O年，大型或者比较重要的建筑为80年或以上。
而在我国的现状是，处在有一般腐蚀作用的环境中，
建筑的实际使用寿命远达不到设计使用寿命的要求。
有的建筑15—20年就会出现钢筋被锈蚀的情况，有的
甚至不足5年就会出现钢筋腐蚀情况。而且，修复由
于腐蚀产生承载能力下降的混凝土构件的花费也是
惊人的。因此钢筋混凝士结构的防腐问题是一个重
要的研究课题。⋯
1 钢筋的腐蚀机理
混凝土结构中的水分一般以饱和氢氧化钙溶液
的形式存在，另外其中还会含有一些氢氧化物，其pH
值一般都会超过l2。钢筋在这种强碱性的条件下，其
表面会出现一层钝化膜，这种钝化膜可以防止钢筋的
腐蚀。对于一些施工质量好、裂缝很少的混凝土结
构，即使处在腐蚀条件下，钢筋也能依靠其表面形成
的钝化膜而不发生腐蚀。但是，当这种钝化膜由于混
凝土的开裂而受到侵蚀发生破坏之后，钢筋就会被进
一步腐蚀。在钢筋表面所发生的腐蚀反应的电化学
机理是当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳
极反应和溶液态氧还原的阴极反应，相互以等速度进
行，其反应式如下：
阳极反应：2Fe一4e_+2Fe“
阴极反应：O2+2H2O+4e OH一
腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组
合，在钢筋表面析出氢氧化铁。其反应式为：
2Fe+O2+2H2O Fe +4OH一_÷2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O— Fe(on)3
该化合物被溶解氧化后生成氢氧化铁，并进一步
生成nFe O，·mH：O，一部分氧化不完全的变成
Fe，O。，在钢筋表面形成锈层。铁锈体积膨胀对周围混
凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂，称之为
顺筋开裂，使混凝土保护层发生脱落，而裂缝及保护
层的脱落又进一步会导致钢筋更剧烈的腐蚀】。
2 腐蚀实验
2．1 试样
实验中采用普通硅酸盐水泥、普通河砂、可饮用