影响钢筋锈蚀的因素
混凝土结构中的钢筋锈蚀受许多因素影响,包括钢筋位置、钢筋直径、水泥品种、混凝密实度、保护层厚度及完好性、外部环境等。
1、混凝土液相pH值
钢筋锈蚀速度与混凝土液相的pH值有密切关系。当pH值大于10时,钢筋锈蚀速度很小;而当pH值小于4时,钢筋锈蚀速度急剧增加。
2、混凝土中C1 ̄含量
混凝土中C1 ̄的含量对钢筋锈蚀的影响极大。一般情况下,钢筋混凝土结构中的氯盐掺量应少于胶凝材料重量的1%(按无水状态计算),而且掺氯盐的混凝土结构必须振捣密实,也不宜采用蒸汽养护。
3、混凝土密实度和保护层厚度
混凝土对钢筋的保护作用包括两个主要方面:一是混凝土的高碱性使钢筋表面形成钝化膜;二是保护层可以阻止外界腐蚀介质、氧气和水分等渗入,防止与钢筋接触。后一种作用主要取决于混凝土保护层的密实度以及保护层的厚度。
4、混凝土保护层的完好性
混凝土保护层的完好性指混凝土是否开裂,有无蜂窝、孔洞等现象。它对钢筋锈蚀有显著的影响,特别是对处于潮湿环境或腐蚀介质中的混凝土结构影响更大。在潮湿环境中使用的钢筋混凝土结构,横向裂缝宽度达0.2mm时即可引起钢筋锈蚀。钢筋锈蚀产物体积的膨胀加大了保护层纵向裂缝宽度,如此恶性循环,最终导致混凝土保护层的彻底剥落和钢筋混凝土结构破坏。
5、水泥品种和掺合料
掺入粉煤灰等矿物掺合料能降低混凝土的碱性,从而影响钢筋的耐久性。国内外许多研究表明,在掺用优质粉煤灰等掺合料时,虽然降低了混凝土的碱性,但是却提高了混凝土的密实度,改变了混凝土内部孔结构,从而能阻止外界腐蚀介质和氧气与水分的渗入,这无疑对防止钢筋锈蚀是十分有利的。近年来,我国的研究工作也表明,掺入粉煤灰可以增强混凝土抵抗杂散电流对钢筋的腐蚀作用。因此,综合考虑上述效应,可以认为在混凝土结构中掺用符合标准要求的粉煤灰不会影响混凝土结构耐久性,有时反而会提高混凝土的耐久性。
6、环境条件
环境条件如温度、湿度及干湿交替循环、海水飞溅、海盐渗透等是引起钢筋锈蚀的外在因素,都对混凝土结构中的钢筋锈蚀有明显影响。特别是混凝土自身保护能力不符合要求或混凝土保护层有裂维等缺陷时,外界因素的影响会更加明显。混凝土结构在干燥无腐蚀介质情况下,其使用寿命要比在潮湿及腐蚀介质中使用长2~3倍。
7、其他因素
除了以上因素外,钢筋应力状态对其锈蚀也有很大影响,应力腐蚀比一般腐蚀更危险,应力腐蚀不同于钢筋的蚀坑及均匀锈蚀,而是以裂缝的形式出现,并不断发展直到破坏,这种破坏又常常是毫无征兆的突然脆断。一般来讲,钢筋的应力腐蚀分为两个阶段,即局部电化学腐蚀阶段和裂缝发展阶段。对此必须充分估计,以免钢筋发生事故性断裂。
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