文档介绍：混凝土混凝土结构构件的耐久性问题分析
摘要: 混凝土耐久性已是当今世界的重大问题,它是建筑结构必须满足的功能之一。文中在分析钢筋腐蚀破坏的主要特征与钢筋锈蚀的电化学机理的基础上分析了钢筋锈蚀的主要原因,并提出了相应的防止钢筋锈蚀的措施。
关键词: 混凝土; 耐久性; 锈蚀; 电化学
1 混凝4-结构构件的耐久性问题日益突出
混凝土结构的耐久性是指混凝土结构对化学的、生物的以及其它使结构材料性能恶化的各种侵蚀的抵抗能力。它是建筑结构必须满足的功能之—。
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。据统计,它在耐久性问题中可占到80%以上,而来自海洋环境和使用“防冰盐”中的***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。
钢筋的锈蚀已经或正在给国民经济带来巨大经济损失。每年,世界各国都要为修复与加固处理花费巨大的人力、物力、财力。这自然引起各国有关人士的震惊与高度重视,并纷纷出台法律法规,限制腐蚀破坏的发生和挽回部分经济损失。例如美国总结正反两个方面的经验教训,得出“立足前期措施,着眼长远效益”的可贵结论,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,不论事先采用防护措施还是以后坏了再修,都要作出经济预算和比较,承建者要对工程“全寿命”负责到底。这样可避免“短期行为”给后人带来的麻乏与巨大经济损失。
2 钢筋腐蚀破坏的主要特征
需要强调指出的是:通常的钢筋混凝土构件中钢筋不会发生锈蚀,只有其具备了腐蚀条件,锈蚀才会发生和发展。
混凝土顺钢筋开裂
混凝土具有较好的挤压性能,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。另外,一旦开裂,腐蚀介质更容易达到钢筋表面,锈蚀速度将会大大加快。
“握裹力”下降与丧失
随着裂缝的开展及不断加宽,混凝土与钢筋之间的粘接力也随之下降,滑移增大,构件变形,当“握裹力”丧失到一定程度时,局部或整体失效就会发生,那些对“握裹力”敏感的构件,就显得尤为重要。
钢筋断面损失
混凝土中钢筋锈蚀,一般分为局部腐蚀和全面腐蚀。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。
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,此时钢筋属于脆断。这是“腐蚀”与“应力”相互促进的结果。
3 钢筋锈蚀的电化学机理
众所周知,构成腐蚀电池必须具备以下基本条件:1)要有阴极,阳极和电位差;2)要有离子通路(电解质);3)要有电子通路。钢筋混凝土在多数情况下满足钢筋腐蚀的电化学条件,同时具备腐蚀电池发展的条件。
混凝土中的腐蚀电池
1)宏电池由于功能上的要求,钢筋混凝土构件中可能含有不同的金属,不同金属连接时可构成“电池偶”。它们在混凝土介质中具有不同的电极电位,二者之间存在电位差;混凝土中含有水分、潮气和各种离子(离子导电通路)。这样就具