钢筋锈蚀对混凝土的影响
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。
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。
混凝土结构中钢筋锈蚀对力学性能的影响研究
混凝土结构中钢筋锈蚀对力学性能的影响研究一、前言混凝土结构是现代建筑中最常见的结构类型之一,其主要承受结构的重量和荷载,同时也起到保护和维护钢筋的作用。
然而,钢筋锈蚀是影响混凝土结构力学性能的主要因素之一,因此,对于混凝土结构中钢筋锈蚀对力学性能的影响进行研究具有重要的意义。
二、钢筋锈蚀的原因及危害钢筋锈蚀是钢筋表面发生的化学反应,主要原因是钢筋表面的氧化物与水蒸气及二氧化碳等物质反应,形成氧化物和碳酸盐等化合物,导致钢筋表面出现锈蚀现象。
钢筋锈蚀会导致钢筋截面积减小、钢筋与混凝土的粘结力下降、混凝土的强度减弱、抗震性能下降等危害。
三、钢筋锈蚀对混凝土结构力学性能的影响1. 钢筋截面积减小:钢筋锈蚀会导致钢筋表面的钢材截面积减小,从而减小钢筋的承载能力,影响混凝土结构的整体承载能力。
2. 钢筋与混凝土的粘结力下降:钢筋锈蚀会破坏钢筋与混凝土之间的粘结性能,从而减小混凝土结构的整体强度和韧性。
3. 混凝土的强度减弱:钢筋锈蚀会导致混凝土结构中的钢筋锈蚀部位受到额外的应力,从而导致混凝土的强度减弱,影响混凝土结构的整体抗压性能。
4. 抗震性能下降:钢筋锈蚀会导致混凝土结构的整体刚度和韧性下降,从而影响混凝土结构的整体抗震性能。
四、钢筋锈蚀的检测方法1. 目视检测法:通过目视检查钢筋表面是否出现锈斑、锈蚀、剥落等现象,判断钢筋是否发生锈蚀。
2. 手感检测法:通过手感检测钢筋表面是否光滑、是否有凹凸感,判断钢筋表面是否出现锈蚀现象。
3. 声波检测法:通过声波检测钢筋表面的声音,判断钢筋内部是否发生锈蚀。
4. X射线检测法:通过X射线检测钢筋的内部结构,判断钢筋是否发生锈蚀。
五、钢筋锈蚀的防治措施1. 选用耐锈蚀性能好的钢材:选用耐锈蚀性能好的钢材可以有效地减少钢筋锈蚀的发生。
2. 做好混凝土保护工作:在混凝土浇筑前,应该先做好钢筋的防锈处理,并在混凝土表面涂刷防水材料,以减少混凝土结构中钢筋锈蚀的发生。
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。
混凝土板中钢筋锈蚀对力学性能的影响研究
混凝土板中钢筋锈蚀对力学性能的影响研究混凝土结构中的钢筋是承担主要荷载的组成部分,而钢筋的锈蚀会对混凝土结构的力学性能产生严重的影响。
本文将对混凝土板中钢筋锈蚀对力学性能的影响进行详细研究,探讨其原因和解决方法。
一、钢筋锈蚀的原因钢筋锈蚀的主要原因是混凝土中的水分和氧气与钢筋表面的铁发生反应,形成氧化铁,导致钢筋表面产生锈蚀。
此外,混凝土中的化学物质、温度、湿度等环境因素也会影响钢筋的锈蚀情况。
二、钢筋锈蚀对力学性能的影响1. 钢筋的强度下降锈蚀会破坏钢筋表面的保护层,使钢筋暴露在空气中,导致钢筋表面积减小,钢筋的强度下降,从而影响混凝土结构的承载能力。
2. 混凝土的强度下降钢筋锈蚀会导致混凝土表面产生龟裂、剥落等现象,从而使混凝土的强度下降。
3. 混凝土结构的耐久性下降钢筋锈蚀会导致混凝土结构的耐久性下降,使混凝土结构易受到外部因素的破坏,从而缩短混凝土结构的使用寿命。
三、钢筋锈蚀的解决方法1. 加强混凝土表面的保护措施可以在混凝土表面涂刷一层防水涂料,以防止混凝土中的水分侵入钢筋表面,从而减缓钢筋锈蚀的速度。
2. 增加钢筋的保护层厚度增加钢筋的保护层厚度可以延缓钢筋锈蚀的速度,从而提高混凝土结构的耐久性。
3. 选用抗锈蚀性能好的钢筋选择抗锈蚀性能好的钢筋可以有效地减少钢筋的锈蚀速度,提高混凝土结构的使用寿命。
四、结论本文针对混凝土板中钢筋锈蚀对力学性能的影响进行了详细的研究,发现钢筋锈蚀会对混凝土结构的强度、耐久性等产生严重的影响。
为了减少钢筋锈蚀的影响,可以加强混凝土表面的保护措施、增加钢筋的保护层厚度、选择抗锈蚀性能好的钢筋等方法。
这些解决方法可以有效地延缓钢筋的锈蚀速度,提高混凝土结构的使用寿命,有助于保障混凝土结构的安全和稳定。
混凝土中锈蚀钢筋的处理方法
混凝土中锈蚀钢筋的处理方法一、前言混凝土是建筑中常用的一种材料,其强度和耐久性是保证建筑物长期稳定使用的关键因素。
然而,在混凝土中使用的钢筋容易受到氧化的影响,导致锈蚀现象的出现。
锈蚀钢筋会大大降低混凝土的耐久性和强度,甚至会导致建筑物的崩塌。
因此,对于混凝土中锈蚀钢筋的处理方法,需要我们进行深入的研究和探讨。
二、锈蚀钢筋的原因钢筋在混凝土中的主要作用是增加混凝土的强度和耐久性。
但是,在钢筋表面形成的氧化物会导致钢筋的腐蚀和锈蚀。
主要原因如下:1. 空气氧化:钢筋表面的铁在空气中与氧发生反应,形成氧化铁,俗称铁锈。
2. 氯离子侵蚀:在海边或者用海水冲洗的建筑物中,海水中的氯离子会侵蚀钢筋表面,导致钢筋锈蚀。
3. 酸性物质侵蚀:在工业区域或者污染严重的城市,大气中含有酸性物质,这些物质沉积在混凝土表面,会导致钢筋的腐蚀和锈蚀。
三、锈蚀钢筋的危害锈蚀钢筋会对混凝土的强度和耐久性产生很大的影响,主要表现在以下方面:1. 降低混凝土的强度:锈蚀钢筋的截面积变小,容易断裂,导致混凝土的强度降低。
2. 加速混凝土的老化:锈蚀钢筋会释放出氧化铁,会导致混凝土变色和老化。
3. 加速混凝土的龟裂:由于钢筋表面的锈蚀物质膨胀,会导致混凝土的龟裂。
4. 影响建筑物的稳定性:如果混凝土中的钢筋锈蚀严重,可能会导致建筑物倒塌。
四、处理方法对于混凝土中锈蚀钢筋的处理方法,主要有以下几种:1. 防锈处理在建筑物建造初期,可以采用防锈处理,预防混凝土中的钢筋锈蚀。
具体方法如下:(1)在混凝土中添加防锈剂:防锈剂可以形成一层保护膜,防止钢筋与氧气接触,防止钢筋锈蚀。
(2)对钢筋进行镀锌或喷涂:采用这种方法可以在钢筋表面形成一层锌层,防止钢筋与外界氧气接触。
(3)用防锈漆涂刷:在混凝土中加入防锈剂之外,还可以在钢筋表面涂刷防锈漆,以增加防锈效果。
2. 钢筋加固处理如果混凝土中的钢筋已经出现了锈蚀,需要对其进行加固处理。
具体方法如下:(1)钢板加固:在钢筋表面涂刷专用胶水,将钢板贴在钢筋上,形成一层保护层,起到加固的作用。
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。
钢筋锈蚀的危害
钢筋锈蚀的危害一、概述在建筑工程中,钢筋混凝土因具有成本低廉、坚固耐用且材料来源广泛等优点而被土木工程的各个领域普遍采用。
钢筋混凝土既保持了混凝土抗压强度高的特性、又保持了钢筋很好的抗拉强度,同时钢筋与混凝土之间有着很好的黏结力和相近的热膨胀系数,混凝土又能对钢筋起到很好的保护作用,从而使混凝土结构物更好的工作,提高了混凝土的耐久性。
所以钢筋混凝土已成为现代建筑中材料的重要组成部分。
随着钢筋混凝土的广泛应用,它的优越性得到了进一步的体现。
但在使用过程中,混凝土中的钢筋锈蚀问题却不断出现。
钢筋锈蚀后,导致混凝土结构性能的裂化和破坏,主要有如下表现。
①钢筋锈蚀,导致截面积减少,从而使钢筋的力学性能下降。
大量的试验研究表明,对于截面积损失率达5%~10%的钢筋,其屈服强度和抗拉强度及延伸率均开始下降,对于截面积损失率大于10%,但小于60%的严重腐蚀,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%、2.4%和5%时,钢筋混凝土板的承载能力分别下降8%、17%、和25%,钢筋截面积损失率达60%时,构件承载能力降低到与未配筋构件相近。
②钢筋腐蚀导致钢筋与混凝土之间的结合强度下降,从而不能把钢筋所受的拉伸强度有效传递给混凝土。
③钢筋锈蚀生成腐蚀产物,其体积是基体体积的2~4倍,腐蚀产物在混凝土和钢筋之间积聚,对混凝土的挤压力逐渐增大,混凝土保护层在这种挤压力的作用下拉应力逐渐加大,直到开裂、起鼓、剥落。
混凝土保护层破坏后,使钢筋与混凝土界面结合强度迅速下降,甚至完全丧失,不但影响结构物的正常使用,甚至使建筑物遭到完全破坏,给国家经济造成重大损失。
正如Mchta教授在2001年以《21世纪建筑结构的耐久性》为题,发表的如下主要观点,“钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要机理”。
钢筋锈蚀已成为导致钢筋混凝土建筑物耐久性不足,过早破坏的主要原因,是世界普遍关注的一大灾害。
因此对混凝土中钢筋的锈蚀问题必须引起重视,并采取相应措施防止或减轻钢筋锈蚀的发生。
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。
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。
混凝土钢筋锈蚀度检测标准
混凝土钢筋锈蚀度检测标准混凝土钢筋锈蚀度检测标准在建筑工程中,混凝土是一种常见的建材。
混凝土结构中的钢筋起到了加固和增强混凝土强度的作用。
然而,长时间的使用和环境的影响可能导致钢筋锈蚀,从而减弱混凝土结构的稳定性和耐久性。
混凝土钢筋锈蚀度的检测变得至关重要。
1. 混凝土钢筋锈蚀的危害混凝土结构中的钢筋锈蚀会导致以下问题:- 结构不稳定:钢筋锈蚀后会膨胀,导致混凝土裂缝和剥落,进而降低结构的稳定性。
- 强度降低:锈蚀的钢筋强度降低,不再能提供足够的支撑能力,严重时可能引发结构坍塌的风险。
- 耐久性下降:锈蚀后的钢筋表面变得粗糙,使得混凝土与钢筋之间的黏结力下降,进而降低结构的耐久性。
2. 混凝土钢筋锈蚀度检测标准的评估针对混凝土钢筋锈蚀度的检测,相关标准主要包括以下几个方面的评估:- 钢筋锈蚀程度标准:根据实际情况,将钢筋锈蚀程度分为不同等级,从轻微到严重。
这有助于评估结构的需修复程度,以及制定相应的维修计划。
- 钢筋锈蚀位置标准:标准应明确指出如何对混凝土结构进行全面的检测以确定钢筋锈蚀的位置。
这有助于确保检测结果的准确性和可靠性。
- 检测方法和仪器标准:标准应包括不同的检测方法和仪器的使用要求,例如电化学法、磁性法、超声波法等。
这有助于确保检测结果的准确性和可比性。
- 评估结果标准:标准应提供评估结果的判断标准,明确不同等级的钢筋锈蚀度所对应的结构修复措施。
这有助于指导工程师和技术人员进行实际的维修工作。
3. 对混凝土钢筋锈蚀检测标准的观点和理解在混凝土钢筋锈蚀度检测标准的制定中,有几个方面需要特别关注:- 标准的科学性和可操作性:标准应基于科学研究和实践经验,确保检测方法准确、可靠,并且易于操作和实施。
- 标准的更新和修订:混凝土钢筋锈蚀度检测技术在不断发展,相关标准应及时更新和修订,以适应新的检测方法和仪器的应用。
- 标准的推广和应用:标准的有效推广和应用需要政府、研究机构、工程师和施工单位等各方的合作。
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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混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(1)——钢筋腐蚀危害与对混凝土的破坏作用混凝土中钢筋锈蚀已成为世界关注的大问题,被认为是当今影响混凝土结构耐久性的首要原因。
钢筋锈蚀已经或正在给国民经济带来巨大经济损失。
基于此,美国总结正反两个方面的经验教训,提出了“立足前期措施,着眼长远效益”,并强行实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”(LCCA)。
目前,我国正处于基本建设**时期,国内外的经验教训应认真吸取,这已不是单纯技术问题。
本讲座结合大量国内外新近资料与工程实例,以知识性和使用性为主分5讲系统介绍了钢筋腐蚀危害及对混凝土的破坏作用、钢筋锈蚀的电化学过程及混凝土对钢筋的保护、氯盐对钢筋的腐蚀、中性化的影响、钢筋防腐蚀技术、钢筋锈蚀的检测与判定技术等,供业内人士参考。
——编者STEEL CORROSION AND PROTECTIVE TECHNOLOGY IN CONCRETE(1) ——DAMAGE OF STEEL CORROSION AND FAILURE EFFECT ON CONCRETEHong Naifeng(Central Research Institute of Building & Construction,MMIBeijing 10 0088)1 钢筋锈蚀危害与经济损失世界一些国家的腐蚀损失,平均可占国民经济总产值的2%~4%;其中,被认为与钢筋腐蚀有关者可占40%(至今我国尚无确切统计数据)。
美国1984年报道,仅就桥梁而言,57.5万座钢筋混凝土桥,一半以上出现钢筋腐蚀破坏,4 0%承载力不足和必须修复与加固处理,当年的修复费为54亿美元;1998年报道钢筋混凝土腐蚀破坏的修复费,一年要2?500亿美元,其中桥梁修复费为1?550亿美元(是这些桥初建费用的4倍 );还有报道说,到本世纪末,美国要花4?000亿美元用于修复和重建钢筋腐蚀破坏的工程。
如此巨大的经济投入,引起美国朝野人士的震惊与高度重视,并制定法律法规,限制腐蚀破坏的发生和挽回部分经济损失。
加拿大早期大量使用“防冰盐”,使钢筋混凝土桥梁等破坏严重。
欧洲、英国、澳大利亚、海湾国家等,都有以氯盐为主的钢筋腐蚀破坏问题(英国修复费为每年50亿英镑)。
韩国曾发生一系列建筑物破坏、倒塌事件,其中也与“盐害”有关。
我国台湾重修澎湖大桥和不断发生的“海砂屋”事件,也是氯盐腐蚀钢筋所造成的。
混凝土耐久性已是当今世界的重大问题,在第二届国际混凝土耐久性会议上,梅塔教授指出:“当今世界混凝土破坏原因,按递减顺序是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”。
他明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性因素的首位。
而来自海洋环境和使用“防冰盐”中的氯盐,又是造成钢筋锈蚀的主要原因。
当然,混凝土中性化、冻融等也促进钢筋腐蚀破坏。
此外,“碱集料反应”也在钢筋混凝土破坏中占一定的比例(本文暂不讨论)。
我国海港码头不能耐久,北方使用化冰盐,桥梁道路遭破坏。
以北京立交桥为例,仅使用19 年的西直门立交桥(已重修),钢筋锈蚀破坏十分明显与严重。
我国存在着广泛的腐蚀环境,北方地区使用化冰盐有增无减,而桥梁道路却未采取应有的防护措施(甚至“规范”中无防盐腐蚀要求);我国海岸线很长,而大规模的基本建设大都集中于沿海地区,以往的海港码头等工程,多数达不到设计寿命要求;特别是沿海一带河砂已呈短缺现象,滥用海砂则其害无穷;我国还有广泛的盐碱地(石油基地),其腐蚀条件更为苛刻;特别应该指出的是,我国工业环境中的建筑物,其钢筋锈蚀破坏十分普遍与严重,有调查报告表明,大多数工业建筑达不到设计寿命的年限,目前正在进入大规模修复的时期。
因此,我国钢筋锈蚀破坏的形势是严峻的。
“立足前期措施、着眼长远效益”,这是美国经过正反两个方面的经验教训所得出的可贵结论。
美国正在强行实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”(LCCA),其基本思想是,在设计施工阶段,不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”,都要做出经济预算和比较,承建者要对工程的“全寿命”负责到底,这样可避免“短期行为”给后人带来的麻烦与巨大经济损失。
“全寿命经济分析法”中曾有以下例举:工程处在氯盐腐蚀环境中,钢筋混凝土结构物设计寿命为40年,前期实施措施(采用钢筋阻锈剂),附加费用为0.85美元/m2(混凝土面板);若前期无措施,则15~20年开始修复,40年内累积费用为4.8美元/ m2(5倍于前者)。
可见,推行“全寿命经济分析法”和倡导工程前期(设计、施工阶段)采取防钢筋腐蚀的措施,已经不是单纯的技术问题,其重大意义和长远经济效益是不可低估的。
2 钢筋腐蚀破坏的主要表征混凝土中的钢筋一旦具备了腐蚀条件,锈蚀便会发生和发展。
钢筋锈蚀是一个电化学过程,由铁变成氧化铁,其体积发生膨胀,根据最终产物的不同,可膨胀2~7倍。
钢筋锈蚀破坏的主要破坏特征可归纳为:(1)混凝土顺钢筋开裂混凝土具有较好的抗压性能,但其抗折、抗裂性差,尤其钢筋表面混凝土缺乏足够的厚度时,钢筋锈蚀产物体积发生膨胀,足以使钢筋表面发生混凝土顺钢筋开裂。
大量试验研究和工程实践表明,钢筋表面锈层厚度很薄时(如20~40μm),便可导致混凝土顺钢筋开裂。
换言之,钢筋锈蚀导致混凝土开裂是容易发生的。
设计、施工、使用、管理及维护人员,认识到这一点十分重要。
欲使混凝土不发生顺钢筋开裂,提高结构物的耐久性,其着眼点就是要最大限度地阻止钢筋生锈,而不应立足于锈蚀发生后再采取补救措施。
混凝土一旦发生顺钢筋开裂,腐蚀介质更容易到达钢筋表面,钢筋锈蚀的速度将会大大加快。
研究和工程实践表明,这时钢筋锈蚀的速度,有可能快于裸露于大气中的钢筋。
这是由于裂缝处更易促成电化学腐蚀的发生和发展。
由此引出两个重要观念:一是要阻止钢筋生锈,二是钢筋锈蚀一旦发生或初见混凝土顺钢筋开裂时,就立即采取防护措施。
这是被提高了的新认识,对于防钢筋锈蚀破坏、提高结构物的耐久性具有重要指导意义,更具有巨大经济价值。
(2)“握裹力”下降与丧失初见混凝土发生顺钢筋开裂时,结构物物理力学性能、承载能力等,可能还没有发生明显变化(这是人们不重视初始顺钢筋开裂的重要原因之一)。
然而,随着裂缝的不断加宽,混凝土与钢筋之间的粘结力(握裹力)也随之下降(下降速度取决于钢筋锈蚀速度),滑移增大,构件变形。
当“握裹力”丧失到一定限度时,局部或整体失效便会发生。
这时的钢筋锈蚀程度也并不一定十分严重。
那些对“握裹力”敏感的构件,更具重要性。
(3)钢筋断面损失混凝土中钢筋锈蚀,一般分为局部腐蚀(如坑蚀)和全面腐蚀(均匀腐蚀),常常是局部腐蚀为主而造成钢筋断面损失,其损失率达到极限时,构件便会发生破坏。
应该说明的是,从钢筋锈蚀、混凝土顺钢筋开裂到构件破坏,是一个复杂的演变过程,不仅取决于钢筋锈蚀的发展速度,也取决于构件的承载能力及钢筋的受力状态等。
故有时钢筋锈蚀并不十分严重,构件就破坏了,而有时钢筋出现明显的断面损失,构件却还在支撑着(有些人认为“钢筋锈蚀无大妨害”就是依此为证)。
对于钢筋断面损失与构件承载能力之间的关系,尚待进一步研究。
(4)钢筋应力腐蚀断裂处在应力状态下的钢筋(包括预应力),在遭受腐蚀时有可能发生突然断裂。
世界上曾发生过此类事故,如钢筋混凝土桥梁突然倒塌,建筑物突然断裂等。
柏林议会大厦屋顶突然塌落,即与钢筋应力腐蚀断裂有关。
应力腐蚀断裂可在钢筋未见明显锈蚀的情况下发生,断裂时钢筋属于脆断。
这是“腐蚀”与“应力”相互促进的结果:应力可使钢筋表面产生微裂纹、腐蚀沿裂纹深入、应力再促裂纹开展。
如此周而复始,直到突然断裂。
这是一种危险的形式,应引起重视。
此外,应力腐蚀断裂与环境介质有关。
3 混凝土质量与钢筋锈蚀应该指出,钢筋混凝土过早破坏(或称耐久性不足)多半是综合因素造成的,在任何情况下工程质量都是首要的。
而工程质量又取决于正确设计、良好施工、精心管理与维护等。
在腐蚀环境中,不采取防护措施或措施不当,更是导致钢筋腐蚀破坏过早出现的原因。
而混凝土工程质量不佳,则防护措施也难以奏效。
钢筋首先是受混凝土保护的,因此,混凝土质量对防止钢筋腐蚀是至关重要的。
3.1 设计与规范我国相关设计规范,多以混凝土“抗压强度”为主要甚至唯一标准,而混凝土对钢筋的保护能力,主要取决于“密实性”和钢筋表面混凝土层的厚度。
实践中“抗压强度”与“密实性”并不是同步关系,在一定条件下,甚至“超强设计”也未必能实现对钢筋的良好保护。
新近修订的相关设计规范中,已引入“耐久性设计”的观念(与国际接轨),这是提高混凝土对钢筋保护能力的重要方面。
设计者除了强化“耐久性设计”的观念外,还要根据结构所处的腐蚀环境的严酷程度,采取相应的防钢筋锈蚀的技术措施,才可实现结构耐久的目的。
以往,人们对于钢筋锈蚀危害及混凝土耐久性认识不足、相关规范的欠完善和“修标”滞后,在一定条件下没有采取相应的防钢筋锈蚀的技术措施等,是造成已有结构物过早出现钢筋锈蚀的原因之一。
3.2 施工质量钢筋混凝土工程施工质量的重要性是不言而喻的,已有工程的实践表明,钢筋过早的出现腐蚀破坏,大多与混凝土质量欠佳有关。
工程施工质量与众多人为因素密不可分(这里暂不讨论)也有一些技术问题没有得到很好的解决。
如微裂纹与宏观缺陷,似在施工过程中是很难完全避免,这就对钢筋保护不利;又如,目前特别强调建设速度,设法使混凝土“早强”,其结果使“密实性”得不到保证,长期强度与耐久性受到不良影响。
总之,施工质量对于保护钢筋、保证结构物的耐久性,在任何情况下都起着关键作用。
3.3 原材料3.3.1 水泥水泥水化的高碱度,使钢筋表面形成钝化膜,这是混凝土之所以能保护钢筋的主要依据与基本条件。
任何削弱或丧失这个条件的因素,都将促进钢筋锈蚀、影响混凝土的耐久性。
混凝土的高碱度,主要来源于水泥水化产物中的氢氧化钙和少量氢氧化钠、氢氧化钾(pH>12.6 )。
钾、钠离子含量高时,能刺激“碱集料反应”,因此,限制其含量十分必要。
然而,认为“水泥碱度越低越好”的看法,也是十分有害的。
在为避免“碱集料反应”而寻求“低碱度水泥”的同时,切莫忘记,长期保持混凝土的高碱度(至少pH>11.5),是钢筋得到保护的起码条件,也是保证混凝土耐久性的关键问题之一。
碱度过低的水泥,对于钢筋混凝土应限制使用,或使用时同时采取防腐蚀技术措施(如用耐腐蚀钢筋、涂层钢筋、掺钢筋阻锈剂等)。
3.3.2 海砂由于海砂含有不等量的氯离子,能够刺激钢筋锈蚀,我国相关规范不推荐或严格限制使用海砂。
这是完全必要的,国内外滥用海砂造成的危害不乏实例。
从另一个角度讲,海砂也是可利用资源,日本即是成功开发利用海砂的国家之一,主要是同时采取防氯离子腐蚀的技术措施(如掺加钢筋阻锈剂等)。
在我国,如日本那样严格而合理地开发利用海砂资源已提到日程上来(据悉宁波地区已经发布文件,采取加钢筋阻锈剂等措施后开放使用海砂)。