文档介绍：混凝土的钢筋锈蚀
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钢筋锈蚀已成为混凝土结构耐久性破坏中的首要因素。
1985年,美国各类腐蚀引起损失达1680亿美元,钢筋锈蚀占40%左右;
九十年代初,,其中已经不能通车的占1%(约5000座),仅维修费高达900亿美元。
我国交通部门于1980年对华南地区18座码头调查的结果发现:80%以上在使用不到20年间就出现了严重或较严重的钢筋锈蚀破坏;
北方地区,北京西直门旧立交桥仅运行18年就拆除重建,沈阳文化路大立交桥使用13年后因钢筋锈蚀严重破坏,哈大公路,在建成5年后混凝土出现严重的顺筋胀裂和剥落。
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(1)钢筋锈蚀破坏机理
原电池反应原理
腐蚀电池必备条件:1) 阴极、阳极和电位差;
2) 离子通路(电解质);
3) 电子通路。
阴极反应:2H++2e-=H2↑
阳极反应
电流
铜(阴极)
锌(阳极)
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电极电位的形成原理图
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钢筋微电池腐蚀
阳极反应:Fe-2e=Fe++ (氧化反应)
阴极反应:O2+2H2O+4e→4OH- (还原反应)
综合反应:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(伴有电流)
Fe(OH)2+O2+2H2O→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O(铁锈)
阴极
阳极
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混凝土的保护作用
物理保护作用:阻止水分、氧气、氯离子等外界有害介质的侵入;
化学保护作用:高碱性环境(由于孔溶液中存在有NaOH、KOH,CH等,)下,阳极产生的Fe(OH)2被氧化成γ型氢氧化铁(纯化膜层):
Fe(OH)2+O2→γ-FeOOH+H2O
(致密保护层)
钢筋钝化层
两个临界值:pH=,开始形成钝化膜,pH=,钝化膜才能完全覆盖钢筋表面。
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CO2
CO2
钢筋表面脱钝导致钢锈
混凝土中性化导致锈蚀(pH≤)
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O
(氢氧化钙)
3CaO•SiO2 •3H2O+CO2 → 3CaCO3+2SiO2+3H2O
(水化硅酸钙)
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钢筋锈蚀产生的裂缝
开裂
锈蚀
膨胀
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混凝土碳化与钢筋锈蚀
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氯盐导致钢筋锈蚀(Cl-/OH-≥)
Fe2++Cl-→[FeCl络合物]- (还原反应)
[FeCl络合物]- +2OH-=Fe(OH)2+Cl-
Fe(OH)2+O2+2H2O→Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O(铁锈)
破坏钝化膜
腐蚀宏观电池
混凝土
腐蚀坑
钢筋钝化层
钢筋
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