钢筋锈蚀对混凝土结构的影响
混凝土中钢筋锈蚀对性能的影响研究
混凝土中钢筋锈蚀对性能的影响研究一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的材料,其主要成分为水泥、骨料、砂浆和水。
而在混凝土的生产和使用过程中,钢筋的使用也是不可或缺的一部分。
然而,在钢筋长时间暴露于潮湿或潮湿和盐分共同作用的环境中,钢筋就会出现锈蚀现象,这不仅会破坏钢筋的力学性能,还会对混凝土的性能产生一定的影响。
因此,本文旨在探究钢筋锈蚀对混凝土性能的影响。
二、钢筋锈蚀的原因和形式钢筋锈蚀是指钢筋表面的铁与环境中水和氧气反应生成了铁锈,导致钢筋表面发生腐蚀的过程。
其主要原因包括水分、氧气和盐分的共同作用。
其中,水分会使钢筋表面形成一层电解质液体,进而使钢筋表面产生电化学反应,形成氧化物;而氧气则是钢筋表面氧化反应的主要原料。
同时,当钢筋表面存在盐分时,钢筋表面的腐蚀速度会加快。
钢筋锈蚀的形式多种多样,常见的有以下几种:1.普通锈蚀:钢筋表面出现一层棕黑色的铁锈,但不会对钢筋的力学性能产生明显的影响。
2.局部剥落:钢筋表面铁锈层过厚,导致钢筋表面出现局部剥落现象。
3.严重腐蚀:钢筋表面的铁锈层已经脱落,导致钢筋表面明显凹陷,且钢筋的力学性能开始受到影响。
三、钢筋锈蚀对混凝土性能的影响钢筋锈蚀不仅会影响钢筋的力学性能,还会对混凝土的性能产生影响。
下面从混凝土的强度、耐久性、变形和裂缝控制四个方面具体阐述。
1.混凝土强度的影响混凝土通常是由水泥、骨料、砂浆和水等材料组成的。
当钢筋锈蚀时,钢筋表面的腐蚀物会对混凝土中的水泥和骨料产生腐蚀作用,导致混凝土中的钙离子和氧化物离子溶解,从而影响混凝土的强度。
研究表明,当钢筋锈蚀严重时,混凝土的强度会降低30%以上。
2.混凝土耐久性的影响混凝土的耐久性指的是混凝土在长期使用过程中的抗氧化性、耐磨性、耐久性等性能。
钢筋锈蚀会使混凝土中的氧化物离子和钙离子溶解,导致混凝土表面的腐蚀,使其耐久性下降。
3.混凝土变形的影响钢筋锈蚀还会影响混凝土的变形。
混凝土中钢筋锈蚀对强度影响的研究
混凝土中钢筋锈蚀对强度影响的研究一、研究背景钢筋锈蚀是混凝土结构中常见的问题,它会导致钢筋断裂、混凝土表面爆裂、裂缝增多等问题,进而削弱混凝土结构的承载力和耐久性。
因此,研究钢筋锈蚀对混凝土强度的影响,可以为混凝土结构的设计和维护提供科学依据。
二、钢筋锈蚀的成因及影响因素1. 成因钢筋锈蚀的成因主要是由于钢筋表面受到氧气、水份、二氧化碳等物质的影响,形成铁锈。
铁锈的体积比原来的钢筋大,会导致钢筋周围的混凝土受到挤压,造成混凝土开裂,从而导致混凝土结构的强度下降。
2. 影响因素钢筋锈蚀的影响因素主要有以下几个方面:(1)混凝土表面的pH值和含盐量。
(2)钢筋的表面处理方式和保护层的厚度。
(3)混凝土中氯离子、硫酸盐等离子的含量。
(4)混凝土的抗压强度和抗拉强度。
三、钢筋锈蚀对混凝土强度的影响机理1. 钢筋断裂钢筋锈蚀会导致钢筋的截面积减小,从而降低了钢筋的抗拉强度。
当钢筋的抗拉强度降至混凝土的抗拉强度以下时,钢筋就会发生断裂,从而导致混凝土结构的强度下降。
2. 混凝土开裂钢筋锈蚀会导致钢筋周围的混凝土受到挤压,从而造成混凝土开裂。
混凝土开裂会导致混凝土的抗压强度和抗拉强度下降,从而降低混凝土结构的承载力。
3. 钢筋与混凝土之间的黏结力下降钢筋与混凝土之间的黏结力会受到钢筋锈蚀的影响而下降。
黏结力的下降会导致钢筋与混凝土之间的力传递受到影响,从而使混凝土结构的强度下降。
四、混凝土中钢筋锈蚀对强度影响的实验研究1. 实验设计为了研究钢筋锈蚀对混凝土强度的影响,可以进行以下实验:(1)制备不同浓度的氯离子、硫酸盐溶液,并将钢筋浸泡在其中,使其发生锈蚀。
(2)制备不同强度的混凝土试件,并将锈蚀的钢筋埋入其中。
(3)在不同时间点对混凝土试件进行力学性能测试,如抗压强度、抗拉强度等。
2. 实验结果分析通过实验可以得到以下结果:(1)随着锈蚀时间的延长,混凝土试件的强度逐渐下降。
(2)锈蚀浓度越高,混凝土试件的强度下降越明显。
钢筋锈蚀钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题
◆ 这是由于钢筋锈蚀是一个电化学过程,因此锈蚀主要取决于氧气通过混凝土保护层向钢筋表面的阴极的扩散速度,而这种扩散速度
密实度。 主要取决于混凝土的密实度。
◆ 钢筋锈蚀产生的铁锈(氢氧化亚铁Fe(OH)3),体积比铁增加2~6倍,保护层被挤裂,使空气中的水份更易进入,促使锈蚀加快发 展。
◆ 当构件使用环境很干燥(湿度<40%),或完全处于水中,钢筋的锈蚀极慢,几乎不发生锈蚀。
的密实性和混凝土的保护层厚度。 ◆ 裂缝的出现仅是使裂缝处钢筋局部脱钝,使锈蚀过程得以开始,但它对锈蚀速度不起控制作用。
◆ 当混凝土未碳化时,由于水泥的高碱性,钢筋表面形成一层致密的氧化膜,阻止了钢筋锈蚀电化学过程。
◆ 主要取决于混凝土的密实度。
◆ 当构件使用环境很干燥(湿度<40%),或完全处于水中,钢筋的锈蚀极慢,几乎不发生锈蚀。
裂缝宽度无明显关系,在一般大气环境下,裂缝宽 ◆ 而裂缝的发生为氧气和水份的浸入创造了条件,同时也使混凝土的碳化形成立体发展。
◆ 但近年来的研究发现,锈蚀程度与荷载产生的横向裂缝宽度无明显关系,在一般大气环境下,裂缝宽度即便达到0. ◆ 这是由于钢筋锈蚀是一个电化学过程,因此锈蚀主要取决于氧气通过混凝土保护层向钢筋表面的阴极的扩散速度,而这种扩散速度
5、钢筋锈蚀
钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题。
◆ 当混凝土未碳化时,由于水泥的高碱性,钢筋表面形成一层 致密的氧化膜,阻止了钢筋锈蚀电化学过程。
◆ 当混凝土被碳化,钢筋表面的氧化膜被破坏,在有水份和氧 气的条件下,就会发生锈蚀的电化学反应。
浅谈混凝土钢筋锈蚀的影响及防治
水 化 , 降低 混凝 土 的 密 实 度 , 而影 响 抗 渗 性 。所 以 一 定 会 继 要 加 强 混 凝 土 的早 期 湿 润 养 护 , 间 不 得 少 于 1 , 保 证 时 4d 以 水 泥 正 常水 化 , 加 密 实 度 , 高抗 渗性 。 增 提
现锈斑 、 片等 ; 期是钢筋整 个表面锈蚀 , 产 生膨胀 . 锈 中 并 与 保 护层 脱离 , 生 层裂 ; 期 表现 为钢筋 铁锈进 一步膨 胀 。 发 后
混 凝 土 本 身 发 生 破 坏 , 现 顺 筋 胀 裂 , 凝 土 脱 离 , 至 钢 出 混 直 筋不 断锈蚀 , 效截面 不断减 小 , 构承 载力 不断下 降 . 有 结 钢 筋 混 凝 土 构 件 丧 失 基 本 承 载能 力
蚀对结构的破坏分为j个时期: 期 是钢筋表面局部 锈蚀 出 前
钢 筋 锈 蚀 后 . 致 混 凝 土 结 构 性 能 的裂 化 和 破 坏 . 要 导 主
有 如 下 表 现 : 钢筋 锈 蚀 , 致 截 面 积 减 少 , 而 使 钢 筋 的力 ① 导 从
学 性 能 下 降 。 大 量 的试 验 研 究 表 明 ,对 于 截 面积 损 失 率 达 5 1%的 钢 筋 . 屈 服 强 度 和 抗 拉 强 度 及 延 伸 率 均 开 始 下 %一 0 其 降 , 于 截 面 积 损 失 率 大 于 l% , 小 于 6 %的 严 重 腐 蚀 。 对 0 但 0 钢 筋 各 项 力 学 性 能 指 标 严 重 下 降 。如 钢 筋 截 面 积 损 失 率 达 1 %、. . 2 %和 5 2 4 %时 ,钢筋 混 凝 土板 的承 载 能 力 分 别 下 降 8 、 % 1%和 2 % , 筋 截 面 积损 失 率 达 6 %时 , 件 承 载 能 力 降 7 5 钢 0 构 低 到 与 未 配 筋 构 件 相 近 。( 筋 腐 蚀 导 致 钢 筋 与 混 凝 土 之 钢 间 的 结 合 强 度 下 降 。从 而 不 能 把 钢 筋 所 受 的 拉 伸 强 度 有 效
钢筋锈蚀对混凝土结构的影响
钢筋锈蚀对混凝土结构的影响在建筑领域,混凝土结构被广泛应用于各类建筑物和基础设施中。
然而,钢筋锈蚀这一问题却给混凝土结构的安全性和耐久性带来了巨大的挑战。
钢筋锈蚀不仅会削弱结构的承载能力,还可能导致结构的过早破坏,给人们的生命和财产安全带来严重威胁。
接下来,让我们深入探讨一下钢筋锈蚀对混凝土结构的具体影响。
首先,钢筋锈蚀会导致其截面积减小。
想象一下,原本粗壮的钢筋由于锈蚀逐渐被侵蚀,其有效承载面积不断缩小。
这就如同原本能承受重物的梁柱,因为内部的支撑被削弱,承受能力自然大打折扣。
当锈蚀发展到一定程度时,钢筋所能提供的抗拉强度大幅降低,无法有效地抵抗外部荷载,从而影响整个结构的稳定性和安全性。
其次,钢筋锈蚀会改变其力学性能。
锈蚀后的钢筋,其延性和韧性都会下降。
原本具有一定弹性和变形能力的钢筋,在锈蚀后变得更加脆硬。
这意味着在受到突发的外力作用时,钢筋可能无法像正常情况下那样发生一定的变形来吸收能量,而是更容易发生突然的断裂,进而引发结构的局部甚至整体破坏。
再者,钢筋锈蚀产物的体积膨胀会对周围的混凝土产生压力。
铁锈的体积通常比原本的钢筋体积大得多,这种膨胀会在混凝土内部产生拉应力。
当这种拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会开裂。
这些裂缝不仅破坏了混凝土的整体性,还为外界有害物质的侵入提供了通道,进一步加速了钢筋的锈蚀和混凝土结构的劣化。
从结构的耐久性角度来看,钢筋锈蚀引起的混凝土开裂和剥落,使得结构暴露在更恶劣的环境中。
水分、氧气和其他腐蚀性物质更容易渗透到结构内部,加剧钢筋的锈蚀和混凝土的破坏。
长期下去,结构的使用寿命将大大缩短,需要频繁的维修和加固,增加了维护成本。
此外,钢筋锈蚀还会影响混凝土结构的粘结性能。
钢筋与混凝土之间的粘结力是保证结构协同工作的关键。
然而,锈蚀会在钢筋表面形成一层疏松的锈层,降低了钢筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力,使得两者之间的粘结性能变差。
这将导致钢筋与混凝土无法有效地共同承受荷载,影响结构的整体性能。
锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化
3、锈蚀钢筋混凝土梁的结构性 能退化的控制措施
为防止和减缓锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化,可以采取以下措施:
(1)外部保护:对结构表面进行防护处理,如涂刷防锈漆、采用耐腐蚀的 饰面材料等。
(2)替代材料:采用耐腐蚀性能更好的新型材料,替代传统的钢筋混凝土 材料。例如,不锈钢钢筋混凝土结构的研究和应用可以减少锈蚀对结构性能的影 响。
(3)裂纹扩展:锈蚀过程中产生的铁锈具有较大的体积,易导致混凝土开 裂。这些裂纹会加速结构的退化进程。
锈蚀对结构安全的威胁主要体现在以下几个方面: (1)降低结构可靠性:锈蚀会导致结构性能下降,影响结构的可靠性。
(2)增加结构变形:锈蚀会降低结构的刚度,导致结构发生较大变形。
(3)引发结构倒塌:如果锈蚀严重,且未得到及时修复,可能会导致结构 倒塌。
3、耐久性降低:锈蚀使得钢筋混凝土梁的耐久性显著降低。在腐蚀性环境 下,结构的恶化速度会加快,导致其使用寿命大大缩短。
三、锈蚀对结构性能的影响机制
锈蚀对钢筋混凝土梁的结构性能影响机制主要有以下几个方面:
1、破坏保护层:锈蚀会导致钢筋表面的保护层(如混凝土或油漆层)破裂 或脱落,使得钢筋暴露在腐蚀环境中,加速了锈蚀过程。
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锈蚀钢筋混凝土梁结构性能退化
目录
01 一、钢筋混凝土梁的 锈蚀现象
02
二、结构性能退化的 表现
03
三、锈蚀对结构性能 的影响机制
04 四、应对锈蚀的措施
05 参考内容
锈蚀钢筋混凝土梁是土木工程中一个重要的研究领域。这种结构在自然环境 和人类活动的影响下,会逐渐产生物理和化学变化,导致其结构性能的退化。本 次演示将重点探讨锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化问题。
(2)考虑裂纹扩展的影响。通过观察实际工程中的锈蚀损伤情况,发现裂 纹扩展与锈蚀量之间存在一定的关系。因此,在模型中应考虑裂纹扩展的影响。
钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述
钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述一、本文概述本文旨在全面综述钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂的相关研究,分析和探讨锈蚀对混凝土结构的破坏机制、影响因素、预防措施及修复技术。
钢筋锈蚀是混凝土结构中常见的耐久性问题,它会导致钢筋截面减小、力学性能降低,进而引发混凝土结构的锈裂和破坏。
本文将从锈蚀机理、锈裂影响因素、锈蚀监测与评估、锈裂预防措施以及锈裂修复技术等方面进行深入探讨,以期为提高混凝土结构的耐久性和安全性提供理论支持和实践指导。
通过本文的综述,读者可以全面了解钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂的研究现状和发展趋势,掌握锈蚀对混凝土结构性能的影响规律,以及预防和修复锈裂的有效方法。
本文还将为工程技术人员在设计、施工和维护混凝土结构时提供有益的参考和借鉴,有助于提升我国混凝土结构的耐久性水平和延长其使用寿命。
二、钢筋锈蚀的机理与影响因素钢筋锈蚀是指钢筋在混凝土中发生的电化学腐蚀过程。
其机理主要包括阳极反应和阴极反应两个过程。
在阳极反应中,钢筋表面的铁失去电子变成铁离子,进入混凝土孔隙溶液;而在阴极反应中,水和氧气在钢筋表面得到电子生成氢氧根离子。
这两个反应不断进行,导致钢筋逐渐锈蚀,体积增大,产生锈胀力,最终可能导致混凝土结构的开裂和破坏。
影响钢筋锈蚀的因素众多,主要可分为内在因素和外在因素两大类。
内在因素主要包括钢筋的材质、混凝土的保护层厚度和质量、钢筋与混凝土的粘结力等。
例如,钢筋的材质如果含有较多的杂质,会加速锈蚀过程;混凝土保护层过薄或存在缺陷,会降低对钢筋的保护作用;钢筋与混凝土的粘结力不足,也会影响到钢筋锈蚀的发展。
外在因素则主要包括环境湿度、温度、氧气浓度、氯离子含量等。
环境湿度和温度是影响钢筋锈蚀速率的重要因素,高湿度和高温环境会加速锈蚀过程;氧气是钢筋锈蚀的必要条件,因此氧气浓度也会影响锈蚀速率;氯离子是钢筋锈蚀的重要促进剂,其含量过高会显著加速钢筋的锈蚀。
钢筋锈蚀的机理是一个复杂的电化学过程,而影响因素则包括钢筋和混凝土的内在因素以及环境的外在因素。
混凝土中钢筋锈蚀的原因及危害和预防措施
混凝土中钢筋锈蚀的原因及危害和预防措施1.碳化:碳化是钢筋在碳酸盐离子的作用下发生的一种腐蚀现象。
当混凝土表面被碳酸气体侵蚀时,混凝土中的碳酸盐会与钢筋表面的氧化物反应生成可溶于水的碳酸亚铁,导致钢筋锈蚀。
2.氯离子侵入:氯离子是混凝土中最常见的腐蚀源之一、氯离子可通过氯化盐、海水等方式进入混凝土中,进而使混凝土中钢筋发生腐蚀。
氯化物进入混凝土后会与钢筋表面的氧化物反应生成可溶于水的氯化亚铁,引起钢筋锈蚀。
3.氧解作用:钢筋表面产生氧化膜可以保护钢筋不受腐蚀,但若混凝土内部存在大量的氧分子,容易进一步氧化钢筋表面,导致钢筋锈蚀。
因此,混凝土中氧分子含量的增加会加速钢筋的氧化过程。
1.强度减弱:钢筋锈蚀后物理性能下降,削弱了钢筋的受力能力,影响混凝土结构的整体强度和承载能力。
2.腐蚀膨胀:钢筋锈蚀会引起钢筋表面体积增大,产生较大的腐蚀膨胀力,导致混凝土产生开裂或脱落。
3.破坏结构:钢筋的锈蚀不仅可能损坏混凝土本身,还会导致结构失去稳定性,增加结构崩溃的风险。
4.影响美观:钢筋锈蚀会使混凝土表面出现锈迹,影响建筑物的美观度。
针对混凝土中钢筋锈蚀的危害,我们可以采取以下预防措施:1.控制混凝土材料质量:选择合适的水泥、骨料等混凝土材料,确保混凝土的密实性和均匀性,减少表面孔隙的形成,降低钢筋暴露和腐蚀的风险。
2.正确设计:在混凝土结构设计时,根据环境条件和使用要求,合理选择混凝土覆盖层的厚度,保证钢筋能够得到有效的保护。
3.防水措施:采取有效的防水措施,减少混凝土暴露在潮湿环境中的时间和程度,降低钢筋腐蚀的可能性。
4.防止氯离子侵入:加强混凝土中氯离子的阻隔,可以采用减少混凝土中的氯离子含量、加入阻隔氯化物的抗腐蚀剂或使用防腐蚀涂层等方法。
5.确保质量检测:对于混凝土的施工过程,进行质量检测,及时了解混凝土结构中的钢筋腐蚀情况,以便于及时采取措施修复和预防。
总之,混凝土中钢筋锈蚀会对建筑物的使用寿命和结构稳定性造成重大影响,因此,在混凝土的设计、施工和维护过程中应采取有效的预防措施,以延长建筑物的使用寿命和保障建筑结构的安全性。
钢筋锈蚀的危害及防护
钢筋锈蚀的危害及防护一、钢筋锈蚀的危害钢筋锈蚀是混凝土结构中的常见病害,它会对混凝土结构的强度和耐久性造成严重影响。
下面列举了钢筋锈蚀的一些危害。
1. 减小混凝土结构的承载力钢筋的锈蚀会使其断面积减小,进而减小其承载能力。
锈蚀后的钢筋在受到荷载时容易出现局部软化,导致混凝土结构的破坏。
2. 影响混凝土结构的使用寿命钢筋的锈蚀会导致混凝土表面酸碱值发生变化,从而破坏混凝土中的水泥石体,加快混凝土的老化进程。
3. 对人身及财产安全造成威胁钢筋锈蚀严重时,钢筋的截面积会明显减小,导致混凝土结构的稳定性降低,对人身及财产安全造成威胁。
二、防止钢筋锈蚀的措施提高混凝土结构的耐久性是防止钢筋锈蚀的根本措施。
下面我们介绍几种常见的防止钢筋锈蚀的措施。
1. 破碎伤口钢筋处理破碎伤口钢筋处理是指对锈蚀较轻的钢筋表面进行清理处理,然后喷涂防锈涂料。
钢筋表面的锈蚀比较轻时,采用此种方法可以使钢筋表面得到很好的保护。
2. 端头钢筋处理采用光化学法处理端头钢筋是目前广泛采用的钢筋防锈措施,该方法使用化学药剂,在钢筋表面上形成一层保护膜。
这种处理方法能够有效地保护钢筋。
3. 预埋防锈钢筋在混凝土浇筑前,将钢筋浸泡在一种特殊的防锈液中,控制液中防锈剂的含量,使钢筋表面形成一层抗锈蚀的保护膜。
这种钢筋具有较好的抗锈蚀性能,可延长混凝土结构的使用寿命。
4. 混凝土保护层在混凝土浇筑时,在钢筋周围留有一定厚度的混凝土保护层。
该层混凝土中含有足够的水泥、细集料和粗集料,能够形成一层强硬的保护层。
保护层的厚度应不小于混凝土基底的直径。
三、钢筋锈蚀是混凝土结构中常见的病害,它严重影响着混凝土结构的使用寿命和安全性。
因此,我们应该采取有效的措施预防和治理钢筋锈蚀,比如破碎伤口钢筋处理、端头钢筋处理、预埋防锈钢筋,以及混凝土保护层等。
这些措施可以有效地降低钢筋锈蚀对混凝土结构的危害,延长混凝土结构的使用寿命。
浅析钢筋锈蚀对混凝土结构的影响
黧塑i堡凰.浅析钢筋锈蚀对混凝土结构的影响李淮江(河南省煤气集团有限责任公司义-5气化厂,河南义--q472300)隋要】在钢筋混凝土结构中,钢筋的锈蚀是影响服般结构耐久J生的主要因素。
本文对钢筋锈蚀对钥筋混凝主结构的影响以及钢筋锈蚀的机理和影响钢筋锈蚀的各种因素进行了分析。
重点多方面阐述了钢筋锈蚀的预防-措施。
日;键词]钢筋锈蚀;影响因素;控制措施1概述在现代工业与民用建筑中,钢筋混凝土结构以英优良的结构形式、较低的造价优势一直处于主导地位。
但是由于钢筋的锈蚀导致混凝土结构破坏,达不到预定的服役年限也不少。
在1991年召开的第二届国际混凝土耐久性会议上,M eht a教授在傀凝土耐久性一五十年进启D 主旨报告中就把钢筋锈蚀列为导致混凝土结构破坏的第一要素。
新浇注的混凝土是呈碱性的,其P H值—般大于12.5,在碱性环境中的钢筋容易发生钝化作用,使得钢筋表面产生一层钝化膜,能够阻止混疑土中钢筋的锈蚀。
但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时,和混凝土材料中的碱性物质中和,从而导致了混疑土的P H值的剜氏,就出现P H<9这种情况,在这种环境下,混疑土中埋置钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏,在其它条件具备的情况下,钢筋就会发生锈蚀,并且随着锈蚀的加剧,将导致混凝土保护层开裂,钢筋与混凝土之间的粘结力破坏,钢筋受力截面减少,结构强度阿氏等一系列不良后果,从而导致结构耐久性的喇氏。
2钢筋锈蚀机理混凝土中的钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。
二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏作用,但是,这两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又最常遇到的环境介质。
因此,混凝土中钢筋锈蚀机理主要有两种:即混凝土碳化和氯离子侵入。
在氧气和水汽的共同作用下,由上述电化学反应是的钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,从而逐渐被腐蚀,在钢筋表面生成红铁锈,引起混凝土开裂。
3影响钢筋锈蚀的因素在通常情况下,钢筋表面的混凝土层对钢筋有物理和机械保护作用。
钢筋锈蚀对混凝土结构的影响
钢筋锈蚀对混凝土结构的影响摘要:钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性的主要病害之一,所以防止钢筋锈蚀对提高混凝土耐久性尤为重要。
本文阐述了混凝土中钢筋锈蚀的原理及造成的严重影响,并提出了防止钢筋锈蚀相应措施,希望对相关工程具有一定借鉴意义。
关键词:混凝土结构;钢筋锈蚀;原理与影响;措施引言结构腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。
混凝土结构中钢筋锈蚀源于在多种因素作用下(如碳化、氯离子侵蚀等),钢筋原先在碱性介质中生成的钝化膜被渐渐破坏而失去保护作用,导致锈蚀生成的铁锈,其体积是被腐蚀掉的金属体积大3-4倍,使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂。
钢筋锈蚀引起的裂缝一旦产生,钢筋锈蚀速度将大大加快,结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快,有的甚至发展到钢筋锈断,危及结构的安全。
1991年在法国召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上,美国加州大学Mehta教授的主题报告“混凝土耐久性50年进展”中提出,目前钢筋锈蚀已经成为钢筋混凝土构件破坏的最主要的原因。
基于此,对钢筋锈蚀对混凝土的影响研究势在必行[1-2]。
1 腐蚀原理与影响钢筋锈蚀的原因有两个方面[3]:一是钢筋保护层的碳化,其碳化的原因是混凝土不密实,抗渗性能不足。
硬化的混凝土,由于水泥水化,生成氢氧化钙,故显碱性,pH值>12,此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜,使钢筋不生锈。
当不密实的混凝土置于空气中或含CO2环境中时,由于CO2的侵入,混凝土中的氢氧化钙与CO2反应,生成碳酸钙等物质,其碱性逐渐降低,当混凝土的pH值<12时,钢筋的钝化膜就不稳定,当pH值<11.5时,钢筋的钝化保护膜就遭破坏,钢筋的锈蚀便开始进行;二是氯离子的含量。
据有关试验证明,即便是pH值较高的溶液(如pH值>13),只要有4~6mg/L的氯离子含量,就足可以破坏钢筋的钝化膜,使钢筋失去钝化,在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。
混凝土钢筋锈蚀原理及防治
混凝土钢筋锈蚀原理及防治一、前言混凝土是现代建筑中最重要的材料之一,主要由水泥、砂、石子和水等组成。
在混凝土中,钢筋是一种常用的加强材料,它可以增强混凝土的强度和耐久性,使建筑物更加稳定和安全。
然而,随着时间的推移,钢筋可能会被氧化、腐蚀和锈蚀,这将导致建筑物的结构损坏和安全隐患。
因此,混凝土钢筋锈蚀的原理及防治非常重要。
二、混凝土钢筋锈蚀原理1. 钢筋在混凝土中的作用钢筋在混凝土结构中的作用是增强混凝土的强度和耐久性。
混凝土的强度主要来自于水泥的硬化和石子的填充,但这些材料都是脆性的,不能承受拉力。
钢筋则可以承受拉力,因此可以增强混凝土的强度和耐久性。
2. 钢筋锈蚀的原因钢筋锈蚀是由于钢筋表面的铁氧化物被水和空气中的氧气进一步氧化而产生的。
这种氧化反应会释放出热量和氢离子,导致钢筋表面的pH 值降低。
当钢筋表面的pH值降低到一定程度时,它将无法抵抗环境中的化学腐蚀,从而发生锈蚀。
3. 钢筋锈蚀的影响钢筋锈蚀会导致混凝土结构的破坏和安全隐患,具体影响如下:1)钢筋的截面积减小,使其承受的拉力减小,导致混凝土结构的强度和稳定性降低。
2)钢筋表面的锈层会增加钢筋与混凝土之间的剥离力,导致混凝土的开裂和脱落。
3)锈蚀的钢筋会对混凝土结构的耐久性产生影响,缩短混凝土结构的使用寿命。
4)钢筋锈蚀还会导致建筑物的安全隐患,如墙体倾斜、裂缝、部分坍塌等。
三、混凝土钢筋锈蚀防治1. 防锈措施为了防止钢筋锈蚀,可以采取以下防锈措施:1)使用合适的混凝土配合比,确保混凝土的密实性和耐久性。
2)在混凝土中加入适量的氯化物离子,可以促进钢筋表面的氧化层形成,起到保护作用。
3)在混凝土中加入防锈剂,可以减缓钢筋的氧化反应,延长混凝土结构的使用寿命。
4)在混凝土中加入磷酸盐,可以提高混凝土的pH值,抑制钢筋的锈蚀。
5)使用质量优良的钢筋,表面光滑、无氧化层、无裂纹和疤痕。
2. 防水措施在混凝土结构中,使用适当的防水措施可以防止水分渗透到混凝土中,从而防止钢筋锈蚀。
混凝土中钢筋锈蚀对承载能力的影响研究
混凝土中钢筋锈蚀对承载能力的影响研究一、研究背景混凝土结构是现代建筑中的主要结构形式,而钢筋作为混凝土中的重要配筋材料,承担着混凝土结构中的主要载荷。
然而,随着时间的推移,钢筋表面会出现锈蚀现象,导致钢筋断裂和混凝土的脱落,从而影响整个混凝土结构的承载能力。
因此,研究钢筋锈蚀对混凝土结构承载能力的影响,对深入了解混凝土结构的耐久性和安全性具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在探讨钢筋锈蚀对混凝土结构承载能力的影响,分析钢筋锈蚀程度和混凝土强度参数对混凝土结构承载能力的影响,为混凝土结构在设计和使用过程中的安全性提供参考。
三、研究内容1. 钢筋锈蚀的成因及过程钢筋锈蚀是由钢筋表面的铁氧化物和水分反应形成的,随着时间的推移,钢筋表面的铁氧化物会不断增多,导致钢筋表面出现锈蚀现象。
钢筋锈蚀的过程包括初始腐蚀期、传播期和稳定期,其中传播期是钢筋锈蚀的主要阶段。
2. 钢筋锈蚀对混凝土结构的影响钢筋锈蚀会导致钢筋的断裂和混凝土的脱落,从而降低混凝土结构的承载能力。
钢筋锈蚀的程度越严重,对混凝土结构的影响就越大。
钢筋锈蚀对混凝土结构承载能力的影响主要有以下几个方面:(1)钢筋断裂:钢筋表面的锈蚀会导致钢筋强度的降低,当钢筋强度降低到一定程度时,就会发生断裂现象。
(2)混凝土脱落:钢筋锈蚀会导致混凝土表面开裂和脱落,从而降低混凝土结构的承载能力。
(3)混凝土强度下降:钢筋锈蚀会导致混凝土表面的空气和水分进入混凝土内部,从而降低混凝土的强度和耐久性。
3. 钢筋锈蚀程度和混凝土强度参数对混凝土结构承载能力的影响钢筋锈蚀程度和混凝土强度参数是影响混凝土结构承载能力的重要因素。
钢筋锈蚀程度越严重,对混凝土结构的影响就越大。
混凝土的强度参数包括抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等,这些参数与混凝土结构的承载能力密切相关。
4. 钢筋防锈措施对混凝土结构的影响为了避免钢筋锈蚀对混凝土结构的影响,可以采取一些钢筋防锈措施,如防腐涂层、阴极保护和电化学修复等。
混凝土结构中钢筋锈蚀对其力学性能的影响研究
混凝土结构中钢筋锈蚀对其力学性能的影响研究一、研究背景混凝土结构是现代建筑中常用的结构形式,其由水泥、骨料、水等原材料混合而成,具有高强度、耐久性和稳定性等优点。
然而,在混凝土结构中,钢筋锈蚀是一种常见的现象,它会对混凝土结构的力学性能产生很大的影响,从而影响建筑物的使用寿命和安全性。
二、钢筋锈蚀的原因及其影响1. 钢筋锈蚀的原因钢筋锈蚀的原因有很多,主要是由于混凝土结构中的水、氧气和二氧化碳等物质的侵入以及钢筋表面被化学物质或盐蚀等引起的。
钢筋锈蚀会导致钢筋表面的氧化物或腐蚀物增多,从而加速钢筋的腐蚀速度和程度。
2. 钢筋锈蚀的影响(1)钢筋截面积减小:钢筋表面的锈蚀物会随着时间的推移逐渐增多,导致钢筋截面积减小,从而降低了混凝土结构的抗拉强度。
(2)钢筋强度降低:钢筋在锈蚀的过程中,由于表面的腐蚀物会破坏钢筋的表面结构,从而降低了钢筋的抗拉强度和抗压强度。
(3)混凝土结构的稳定性受到影响:钢筋锈蚀会导致混凝土结构的稳定性受到很大的影响,从而导致建筑物的使用寿命和安全性受到威胁。
三、钢筋锈蚀对混凝土结构力学性能的影响研究1. 钢筋锈蚀对混凝土结构的强度影响(1)抗拉强度:钢筋锈蚀会使混凝土结构的抗拉强度降低,这是由于钢筋的截面积减小以及钢筋的强度降低所引起的。
(2)抗压强度:钢筋锈蚀会降低混凝土结构的抗压强度,这是由于钢筋的强度降低所引起的。
(3)弯曲强度:钢筋锈蚀会降低混凝土结构的弯曲强度,这是由于钢筋强度降低和钢筋截面积减小所引起的。
2. 钢筋锈蚀对混凝土结构的刚度影响钢筋锈蚀会降低混凝土结构的刚度,这是由于钢筋的强度降低和钢筋截面积减小所引起的。
在混凝土结构受到外力作用时,其变形量会增加,从而导致混凝土结构的刚度降低。
3. 钢筋锈蚀对混凝土结构的疲劳性能影响钢筋锈蚀会降低混凝土结构的疲劳性能,这是由于钢筋的强度降低和钢筋截面积减小所引起的。
在混凝土结构受到反复的荷载作用时,其疲劳寿命会降低,从而导致混凝土结构的使用寿命降低。
混凝土中钢筋锈蚀对其性能的影响研究
混凝土中钢筋锈蚀对其性能的影响研究一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑领域的材料,其主要成分为水泥、砂、石子等。
在混凝土中加入钢筋可以提高其承载能力和韧性,但如果钢筋出现锈蚀,则会降低混凝土的性能,进而影响建筑物的安全。
因此,对混凝土中钢筋锈蚀对其性能的影响进行研究具有重要意义。
二、钢筋锈蚀的原因钢筋锈蚀是指钢筋表面受到氧化作用后产生的铁氧化物,其主要原因是受到潮湿环境和氧气的影响。
混凝土结构中的钢筋通常是裸露在外的,如果遇到潮湿的环境,则会引起钢筋的腐蚀。
此外,如果混凝土中存在氯离子、硫酸盐离子等化学物质,则也会促进钢筋的腐蚀。
三、钢筋锈蚀对混凝土性能的影响1. 承载能力降低钢筋锈蚀后,表面会变得粗糙,失去原有的光滑度。
这样会导致钢筋与混凝土的粘结力受到影响,从而降低混凝土的承载能力。
2. 抗拉强度降低混凝土结构中的钢筋通常起到抗拉的作用。
如果钢筋出现锈蚀,则会降低其抗拉强度,从而影响整个混凝土结构的抗拉强度。
3. 延展性降低钢筋锈蚀后会使其断裂面变得不光滑,从而降低其延展性。
这样会导致混凝土结构在受到外力作用时,容易发生断裂。
4. 耐久性降低钢筋锈蚀会导致混凝土结构的耐久性降低。
这是因为,钢筋锈蚀后会释放大量的铁离子,进而加速混凝土中其他金属材料的腐蚀。
此外,钢筋锈蚀后还会导致混凝土的孔隙度增加,使得混凝土更容易受到外部环境的侵蚀。
四、防止钢筋锈蚀的方法1. 加强混凝土密封性混凝土密封性越好,则钢筋暴露在外界环境的时间越短,其受到的腐蚀影响也就越小。
因此,可以采用添加密封剂的方式,来加强混凝土的密封性。
2. 控制混凝土中化学物质的含量混凝土中存在的氯离子、硫酸盐离子等化学物质会促进钢筋的腐蚀,因此,可以采用控制混凝土中化学物质含量的方式,来防止钢筋的锈蚀。
3. 采用防腐涂层在钢筋表面涂上一层防腐涂层,可以有效地防止钢筋的锈蚀。
4. 使用高性能混凝土高性能混凝土具有较高的密实性、抗渗性和耐久性,能够有效地防止钢筋的锈蚀。
钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响分析
钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响分析.pdf 【1】一:引言钢筋锈蚀是混凝土结构中常见的一种问题,由于环境因素和使用年限的增加,钢筋可能会产生锈蚀现象。
本文将分析钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响,以提供参考和解决方案。
二:背景1. 钢筋锈蚀的定义和原因2. 钢筋锈蚀对混凝土结构的影响三:钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响分析1. 钢筋锈蚀引起的材料性能变化2. 钢筋锈蚀对混凝土结构力学性能的影响3. 钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响四:钢筋锈蚀的诊断与监测方法1. 钢筋锈蚀的诊断方法2. 钢筋锈蚀的监测方法五:钢筋锈蚀的防治措施1. 钢筋锈蚀的预防措施2. 钢筋锈蚀的修复措施六:案例研究1. 案例背景介绍2. 钢筋锈蚀导致的问题分析3. 解决方案及效果评估七:结果与讨论1. 钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响评估2. 解决方案的可行性分析八:结论钢筋锈蚀对混凝土结构的耐久性会产生较大的影响,为确保混凝土结构的安全使用,应采取相应的诊断、监测和防治措施。
九:附件附件1:钢筋锈蚀相关数据统计表格附件2:钢筋锈蚀修复方案示意图十:法律名词及注释1. 法律名词1:解释2. 法律名词2:解释【2】一:引言钢筋锈蚀问题对混凝土结构的耐久性具有重要影响。
本文将深入分析钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响,并提供解决方案和建议。
二:问题描述1. 钢筋锈蚀的定义和原因2. 钢筋锈蚀对混凝土结构造成的危害及影响三:钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响分析1. 钢筋锈蚀引起的材料性能变化2. 钢筋锈蚀对混凝土结构力学性能的影响3. 钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响四:钢筋锈蚀的诊断与监测方法1. 钢筋锈蚀的诊断方法2. 钢筋锈蚀的监测方法五:钢筋锈蚀的防治措施与策略1. 钢筋锈蚀的预防措施2. 钢筋锈蚀的修复措施3. 钢筋锈蚀的管理策略六:案例分析与实证研究1. 案例背景介绍2. 钢筋锈蚀问题的分析和评估3. 解决方案提出和效果评估七:结果和讨论1. 钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响评估结果2. 解决方案的可行性和优劣性分析八:结论钢筋锈蚀对混凝土结构的耐久性具有重要影响,为保证结构的安全使用和延长使用寿命,需采取相应的诊断、监测和防治措施。
锈蚀钢筋对混凝土构件粘结强度的影响
锈蚀钢筋对混凝土构件粘结强度的影响目前在混凝土结构的施工过程中,人们更多的采用科学的混凝土施工工艺和有效的施工措施来预防混凝土产生有害裂缝,而忽视了由于钢筋锈蚀造成的混凝土粘结性能的退化。
锈蚀对钢筋与混凝土粘结性能的影响已成为混凝土结构耐久性的重要内容,本文通过钢筋混凝土结构梁式实验的研究,探讨了混凝土结构试件表面锈胀裂缝宽度和钢筋锈蚀率对极限粘结强度的影响规律。
通过传统的梁式实验,证明了钢筋混凝土梁表面纵向裂缝的产生与否及其宽度大小,并不是影响配箍构件粘结性能的本质因素,它与粘结强度的相关性均不显著,而锈蚀率对粘结性能有着重要影响,极限粘结强度随锈蚀率增加先增大后减小,然而,锈蚀率低于5%时不会低于未锈蚀钢筋混凝土构件的粘结强度。
标签:钢筋混凝土;钢筋锈蚀;粘结强度;锈蚀率1 引言钢筋混凝土结构在北京施工的项目中占有80%的比例,由于钢筋混凝土结构理论已经非常成熟,绝大多数施工企业在编制施工方案时对混凝土的有害裂缝都会采取专门的解决方案来避免。
比如,温控后浇带的设置;屋面温控筋的绑扎;以及考虑季节影响的雨季施工方案或者冬季施工方案等。
但是,对于钢筋工程,施工企业会把重点放在抗震锚固长度;钢筋搭接长度以及配箍加密区等涉及抗震、受力安全的内容上,而忽视了由于钢筋长期暴露在室外环境下而遭受锈蚀,从而影响结构构件的耐久性。
笔者在2006年刚参加工作时,龙冠润景项目8号楼正在结构施工,2007年交付使用,在使用一年后,首层7-9轴顶板的框架梁、板产生了宽度不均纵向顺筋裂缝,起初,根据总承包企业北京城建十公司的项目部人员分析,开裂的原因是由于此施工流水段混凝土早在2006年3月份施工时,由于天气回暖,在浇筑完C30混凝土时,没有及时采用保温措施,而混凝土的配方采用了冬季施工的配方,在混凝土里添加了一定比例的早强剂和减水剂,并且春天天气干燥,混凝土表面失水过快造成的混凝土的开裂,最后我公司采用化学压力灌浆法,向裂缝里注入了环氧树脂进行了结构补强。
钢筋锈蚀对混凝土承载的影响研究
钢筋锈蚀对混凝土承载的影响研究1. 引言钢筋锈蚀是指钢筋与周围环境中的氧气、水或者化学物质发生反应而产生锈蚀现象。
由于钢筋在混凝土结构中承担着主要的拉力,锈蚀不仅会降低钢筋的抗拉性能,还会导致混凝土表面的剥落和开裂。
研究钢筋锈蚀对混凝土承载的影响至关重要。
2. 钢筋锈蚀的机理钢筋锈蚀主要是由于环境中的氧气、水和二氧化碳进入混凝土中,与钢筋表面上的铁发生反应,形成铁氧化物。
这些氧化物会使得钢筋表面变脆,并且由于氧化物的体积较铁大,会在钢筋与混凝土之间形成较大的压力,进一步导致混凝土开裂。
3. 钢筋锈蚀对混凝土承载的影响3.1 抗拉性能降低钢筋在混凝土结构中的主要作用是承担拉力。
然而,锈蚀会导致钢筋截面减小,从而减小了其抗拉能力。
当钢筋锈蚀程度较轻时,混凝土结构的强度仍然能够满足要求。
但是,随着锈蚀程度的加重,钢筋的抗拉性能将大幅降低,可能会导致混凝土结构失去稳定性。
3.2 耐久性下降钢筋锈蚀还会导致混凝土结构的耐久性下降。
锈蚀使得钢筋与周围混凝土之间的粘结力降低,从而使得混凝土易受到外界环境的侵蚀和侵入。
特别是在潮湿环境中,锈蚀造成的孔隙和裂缝将持续吸收水分和氧气,加速混凝土的老化和破坏。
3.3 结构安全性减弱随着钢筋锈蚀程度的加重,混凝土表面可能会出现剥落和开裂。
这些缺陷不仅会进一步加剧锈蚀过程,还会降低混凝土结构的整体强度和刚度。
结构的安全性和稳定性均会受到钢筋锈蚀的影响。
4. 防止钢筋锈蚀的方法4.1 使用防腐涂层在混凝土结构中,涂覆防腐涂层是一种常见的钢筋防锈措施。
防腐涂层可以阻隔钢筋与周围环境的接触,从而减少了锈蚀的发生。
常见的防腐涂层材料包括环氧树脂、聚氨酯等,这些材料能够提供较好的防锈效果。
4.2 加固保护层保护层是指覆盖在钢筋周围的混凝土层,用于防止钢筋与外界环境的直接接触。
加固保护层可以增加钢筋在混凝土结构中的使用寿命,并提高结构的耐久性和抗锈能力。
根据不同的结构要求,保护层的厚度通常在20mm以上。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土性能的影响
项目实验所需设备原料
• 1拉拔机(对于锈蚀钢筋的力学性 能的实验)
• 2稳恒直流电源(电化学人工加速 构件腐蚀)
• 3钢筋(包括没有锈蚀的和不同锈 蚀程度的钢筋)
• 4钢筋混凝土(有钢筋,水泥,粗 骨料和细骨料人工制作而成)
项目研究预期成果
• 1 锈蚀对钢筋砼结构可靠度的影响,提出可 靠度方程;
• 4 锈蚀对钢筋砼结构耐久性的影响
钢筋锈蚀对耐久性的影响
• 腐蚀环境下服役的钢筋混凝土结构由于长 期受到腐蚀作用,造成混凝土性能劣化、 钢筋锈蚀、钢筋与混凝土之间粘结退化, 导致钢筋混凝土结构耐久性降低而提前发 生破坏。目前,由于腐蚀造成钢筋混凝土 结构耐久性退化已成为当今土木工程界面 临的一大灾害,引起人们的普遍关注,成 为研究的一大热点。
前期准备工作
• 阅读相关的文献资料,在现有理论、文献及研究 成果的基础上,对锈蚀钢筋混凝土构件性能的影 响因素进行深入的分析。
• 准备实验器材和熟悉试验仪器的使用。 • 结合试验,对锈蚀钢筋混凝土试验及其结果数据
进行统计分析,并在试验现象及现有理论的基础 上,对锈蚀钢筋混凝土计算方法进行研究,考虑 了材料自身性能的劣化、锈蚀钢筋与混凝土之间 的粘结滑移及混凝土柱截面的几何损伤折减,最 后提出了锈蚀钢筋混凝土计算模型。
•
因此, 目前在钢筋混凝土结构寿命评估时常以钢筋锈
蚀开裂作为寿命终结的标志。
钢筋混凝土构件在运营期间,通常都是带裂缝工 作的,随着时间的推移,构件中的钢筋必然会受 到不同程度的腐蚀,特别是在具有腐蚀介质环境 下,腐蚀发展得更为迅速,钢筋锈蚀产物将促使 裂缝扩展,混凝土保护层开裂,钢筋进一步锈蚀, 混凝土截面及钢筋截面面积削弱,钢筋混凝土柱 的承载力降低,其刚度退化,变形增大,致使钢 筋混凝土构件过早地丧失其使用功能甚至承载能 力,因此,对于钢筋混凝土结构耐久性评价的基 础是锈蚀钢筋混凝土构件承载力的计算。目前, 国内学者们已经提出了一些锈蚀钢筋混凝土基本 构件承载力的计算方法,其中最典型的是在考虑 钢筋截面积的减小、构件截面尺寸的削弱、材料 力学性能的劣化后,并通过引入协同工作系数考 虑钢筋与混凝土粘结性能退化对构件承载力的影 响,再按弹塑性分析方法对截面承载力进行计算。
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钢筋锈蚀对混凝土结构的影响
摘要:钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性的主要病害之一,所以防止钢筋锈蚀对提高混凝土耐久性尤为重要。
本文阐述了混凝土中钢筋锈蚀的原理及造成的严重影响,并提出了防止钢筋锈蚀相应措施,希望对相关工程具有一定借鉴意义。
关键词:混凝土结构;钢筋锈蚀;原理与影响;措施
引言
结构腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。
混凝土结构中钢筋锈蚀源于在多种因素作用下(如碳化、氯离子侵蚀等),钢筋原先在碱性介质中生成的钝化膜被渐渐破坏而失去保护作用,导致锈蚀生成的铁锈,其体积是被腐蚀掉的金属体积大3-4倍,使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂。
钢筋锈蚀引起的裂缝一旦产生,钢筋锈蚀速度将大大加快,结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快,有的甚至发展到钢筋锈断,危及结构的安全。
1991年在法国召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上,美国加州大学Mehta教授的主题报告“混凝土耐久性50年进展”中提出,目前钢筋锈蚀已经成为钢筋混凝土构件破坏的最主要的原因。
基于此,对钢筋锈蚀对混凝土的影响研究势在必行[1-2]。
1 腐蚀原理与影响
钢筋锈蚀的原因有两个方面[3]:一是钢筋保护层的碳化,其碳化的原因是混凝土不密实,抗渗性能不足。
硬化的混凝土,由于水泥水化,生成氢氧化钙,故显碱性,pH值>12,此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜,使钢筋不生锈。
当不密实的混凝土置于空气中或含CO2环境中时,由于CO2的侵入,混凝土中的氢氧化钙与CO2反应,生成碳酸钙等物质,其碱性逐渐降低,当混凝土的pH值<12时,钢筋的钝化膜就不稳定,当pH值<11.5时,钢筋的钝化保护膜就遭破坏,钢筋的锈蚀便开始进行;二是氯离子的含量。
据有关试验证明,即便是pH值较高的溶液(如pH值>13),只要有4~6mg/L的氯离子含量,就足可以破坏钢筋的钝化膜,使钢筋失去钝化,在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。
资料表明,钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已成为世界各国普遍关注的一大灾害。
混凝土中钢筋锈蚀的影响因素有:混凝土的密实度、混凝土保护层厚度、混凝土碳化、环境湿度、氯离子侵入等。
在这些因素中,混凝土保护层的碳化和氯离子侵入是造成钢筋锈蚀的主要原因。
钢筋锈蚀主要对混凝土结构造成影响存在以下几方面:
(一)钢筋腐蚀对结构受力的影响
在钢筋混凝土结构内,钢筋受到周围混凝土的保护,一般不腐蚀,但当保护层破坏或保护层厚度不足时,钢筋在一定条件下将产生腐蚀。
总的说来,由于钢筋与混凝土交界面上钢筋锈胀力的存在,导致混凝土产生顺筋裂缝,甚至使混凝土保护层剥落,使构件截面有效面积减小,更重要的是使钢筋与混凝土间粘接性能退化;同时由于钢筋锈损,其截面面积减小,延性降低,力学性能退化,使结构或构件受到不同程度的损伤。
混凝土中钢筋锈蚀会使构件的承载力下降,使结构的性能劣化。
(二)钢筋锈蚀对混凝土粘结性能的影响
钢筋与混凝土之间形成的铁锈层,削弱了变形钢筋与混凝土的胶结作用;铁锈的膨胀将导致混凝土开裂,降低了混凝土对钢筋的约束作用;钢筋变形肋锈蚀使变形钢筋与混凝土之间失去了机械咬合作用。
(1)混凝土中钢筋锈蚀的产物是一种结构疏松的氧化物,它在钢筋与混凝土之间形成一层疏松隔离层,明显地改变了钢筋与混凝土的接触表面,从而降低了钢筋与混凝土之间的粘结作用。
(2)钢筋的锈蚀产物比锈蚀前钢材占据的体积更大,从而对包围在钢筋周围的混凝土产生径向膨胀力,当径向膨胀力达到一定程度时,会引起混凝土的开裂。
混凝土开裂导致混凝土对钢筋的约束作用减弱。
(3)变形钢筋锈蚀后,钢筋变形肋将逐渐退化。
在钢筋锈蚀较严重的情况下,变形肋在混凝土之间的机械咬合作用基本消失,其结果是导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退化。
2 改善措施
(1)增加保护层厚度。
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)在构造规定中,对设计使用年限为50年的结构受力钢筋的混凝土最小保护层厚度有明确规定;例如:在室内正常环境中,混凝土强度等级在C25-C45之间的板、墙、壳,混凝土最小保护层厚度为15毫米;梁为25毫米;柱为30毫米。
保证必需的保护层厚度。
增加混凝土保护层厚度可显著地推迟腐蚀因子渗透到钢筋表面的时间,也可提高对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力。
混凝土碳化达到钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比。
增大保护层厚度能有效地推迟碳化时间。
(2)控制混凝土拌和物中的氯离子含量。
某些化学离子(如C1-)对钝化膜有特殊的破坏作用。
它们在钢筋保护层不被碳化或中性化的情况下也可以破坏钢筋钝化膜,发生锈蚀现象。
氯离子是这一类离子中最常遇到的。
氯离子半径很小,穿透力强,很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上,取代钝化膜中氧离子,使钢筋起保护作用的氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁。
由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性,特别是氯离子作用在钢筋局部区域时,则局部区域为阳极,形成了大阴极小阳极的腐蚀。
因此必须严格控制氯离子的总量,即应对混凝土拌和物中的氯盐含量加以控制。
拌合混凝土时只允许使用清水。
禁止使用盐来为混凝土
路面除冰。
(3)提高混凝土密实性。
提高混凝土的密实性,减少内部微细孔函隙和毛细管通首是加强钢筋防腐蚀能力的最根本途径。
首先要严格控制水灰比。
施工时就要均匀振捣,严格控制振捣时间“防止偏振和漏振”还要认真加以养护。
这样才能保证保护层的密实,并使水泥浆完全覆盖住钢筋以形成一层有效的隔离层,同时还要注意合理的混凝土骨料级配。
(4)加强养护与防止开裂。
如混凝土早期养护不好,水泥得不到正常水化,会降低混凝土的密实度,继而影响耐久性。
所以一定要加强混凝土的早期湿润养护,时间不得少于14d,以保证水泥正常水化,增加密实度,提高抗渗性防止结构开裂。
3 结论
随着建设工程规模的越来越大,人们对耐久性的关注程度越来越高,耐久性已经成为混凝土结构的重要指标。
钢筋锈蚀是混凝土工程耐久性的主要病害之一,所以防止钢筋锈蚀对提高混凝土耐久性尤为重要。
本文论述了混凝土中钢筋锈蚀的原因及造成的严重危害,并提出了防止钢筋锈蚀相应措施,为减少危害、提高混凝土的耐久性提供了重要研究依据,希望对相关工程具有一定借鉴意义。
参考文献:
[1] 覃维祖.混凝土的收缩开裂及其评价与防治[J]. 混凝土,2001(1)
[2] 满传军. 钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响[J]. 山西建筑,2008(27)
[3] 李淮江. 浅析钢筋锈蚀对混凝土结构的影响[J]. 科技风,2010,(14)。