第1个回答 2020-11-15
引起混凝土构件内部钢筋锈蚀的原因：混凝土施工时加入外加剂、混凝土施工质量不合格或构件受力引起荷载的裂缝都会导致钢筋在混凝土暴露及腐蚀；构件内部钢筋锈蚀在构件表面反应：裂缝、混凝土表面鼓起、或混凝土疏松严重的会脱落。
一、腐蚀机理
在钢筋混凝土结构中，由于水泥的本身的化学组成中含有 的原因，会在钢筋的周围提供一个相对较高的碱性环境，在这种碱性环境下，钢筋的表面会生成一种钝化膜，此钝化膜包裹在钢筋表面，防止钢筋与外界物质
接触，对钢筋起到保护的作用，但是由于混凝土结构本身不是绝对致密的，并且施工工艺不可能绝对标准化，使得混凝土结构中会存在各种缝隙。外界有害物质比如：酸性物质、cl-、CO2等物质将通过这些缝隙渗入结构
内部，导致结构内部碱性环境被酸化，钝化膜将被破坏，钢筋与这些物质接触之后就会因产生化学反应被腐蚀。钢筋腐蚀的实质就是Fe-2e-→Fe2+的过程。Fe+2进入溶液当中，则钢筋中铁质减少，使得钢筋的性能受到严
重的影响。与此同时，由于因腐蚀产生的产物的体积往往大于原来金属体本身的体积，因而在结构内部会因为体积膨胀而产生膨胀应力。结构在内部膨胀应力以及外部荷载作用下，破坏速度将增加。结构的使用年限也将大
大降低。
二、影响因素
1.本身的影响
钢筋的不均匀性是由于其化学成分或晶体结构的不同、应力水平的不同、钝化膜的不连续或表面污染的不同等原因造成的。这些不均匀性会导致电位差的存在和腐蚀细胞的形成。
2.氯化物效应
氯离子对钢筋的腐蚀具有加速作用，已在大量工程实践中得到证实。虽然对其机理有不同的看法，但一般认为氯离子会破坏钢筋表面的钝化膜，造成钢筋局部腐蚀。
3.碳酸化作用
碳化作用是指CO在空气中的作用和氢氧化钙在混凝土中的作用。因此，钢筋从被动状态进入主动状态，导致混凝土粉化，钢筋保护层脱落。随着pH值的降低，氯化铝酸盐不再稳定，释放出氯离子，增加游离氯离子的深度。
空气中的CO2以气相的形式通过混凝土中粗的毛细通道扩散到混凝土中部分充满水的孔隙中，再与孔隙流体中溶解的氢氧化钙进行中和。混凝土碳化的最佳空气相对湿度为50% ~ 75%。影响碳化速度的主要因素是混凝土的密度，即抗渗性，这与混凝土水灰比和单位水泥用量有关。
4.氧气和水的作用
如前所述，氧参与了钢的腐蚀电化学过程中的阴极反应，所以钢的腐蚀速率受水中溶解氧扩散过程的控制。水不仅可以加速混凝土的碳化，而且为钢筋的腐蚀提供了条件。在工程中，混凝土中钢筋的腐蚀还受到温度、杂散电流等环境因素的影响。
三、钢筋防腐措施
1.包裹法
1.1 对钢筋进行包裹，即采用难以被腐蚀或者耐腐蚀性极强的材料包裹或者覆涂在钢筋表面，从而达到防腐的目的。
对于包裹钢筋所用的材料应具有良好的抗化学腐蚀性能、物理性能，良好的整体性能以及与钢筋之间良好的粘接性能。目前，经过大量实验得出的最佳防腐涂层材料是─静电喷涂粉末环氧涂层。此方法是将环氧粉末材
料静电喷涂到经过除锈，净化并且预热的钢筋表面。环氧材料经过一系列化学反应，在钢筋表面形成一层能满足防腐性能以及其他性能的薄膜。此膜具有极高的抗腐蚀性能。对于冬天撒除冰盐的公路桥结构，此种方法可以
有效防止除冰盐等含氯化学物质中cl 的侵入，防腐效果十分明显。但是，此方法在施工时，对于温度要求很高，需要在专门的厂房里进行施工，并且在构件运输、安装过程中不可避免的会造成薄膜局部破坏，一旦薄膜局部
出现破坏，则防腐效果将大大降低。另外，在同一结构中，为防止腐蚀电池的形成，应尽量避免涂层钢筋与未涂钢筋的混合使用。与此同时为了防止砂浆和涂层之间由于附着力不足而导致在受到冲击荷载的时候脱开，故在
受冲击荷载的结构中不提倡使用此方法。
1.2 对混凝土进行包裹，即对于刚浇筑成型，无有害物质侵入或有少量有害物质侵入的混凝土构件，可以在混凝土表面涂覆一层涂层，从而对外界的有害物质起到隔离作用，使钢筋免受腐蚀。
对于包裹混凝土所采用的材料，应具有对有害物质高度的抗渗透能力，不易受到化学侵蚀，能在外界条件如光照、风雨中有较强的抗老化能力。同时，还必须与混凝土有较强的结合力。并且，由于此类涂层是涂覆在构件表面，故在选用涂层材料时应该考虑相关装饰性能。
此外，喷涂聚脲弹性体涂层因其具备较高的物理性质、更强的耐腐蚀能力、环保等优良特性，正越来越受到人们的关注。也是将来涂层材料发方向，此处不作赘述。
2 .电化学原理保护法
2.1 阴极保护法
基于混凝土中钢筋腐蚀的基本原理：Fe-2e-→Fe2+（阳极），2H2O+O2+4e-→4OH-（阴极），Fe2++OH-→Fe(OH)2,在有cl 的作用下Fe(OH)2将被氧化为Fe(OH)3，即铁锈。阴极保护是通过奖励一个有效的外部阳极系统为阴极提供电子，从而抑制阳极上的铁失去电子，达到防腐的目的。此技术的关键就在于找到一种合适的阳极系统，技能满足提供电子的需要，又不会影响结构的正常使用性能。1973年，美国研制成功了以硅铁为主阳极，加有焦炭屑的沥青为次阳极的阳极系统，并且成功运用于实际结构的防腐。目前在发达国家，阴极保护技术已经被作为盐污染环境中钢筋混凝土结构的有效防腐技术，并且此项技术已经被证实为唯一能完全制止钢筋腐蚀破坏的技术。
2.2 化学脱盐和再碱化技术
此项技术的原理的在混凝土结构的表面阳极与阴极之间通过以强大的电流，运用强大的电场力使内部的cl 向外迁移，与此同时，阴极产物OH 会起到维持混凝土周围碱性环境的作用，使得钢筋表面的钝化膜不受破坏，
达到脱盐再碱化的目的。起到防腐的作用。于阴极保护法类似，此方法的关键在于建立适度电场，此电场能在保证结构安全适用的前提下，能对cl 施加足够大的电场力作用。
与传统方法相比，运用电化学原理对混凝土中钢筋进行防腐可以大大降低传统方法对远结构的破坏（如凿除），并且可以从根本上防止钢筋的腐蚀。但是电化学防腐技术对技术要求很高，技术复杂，故目前在欠发达国
家中的应用还不够广泛。电化学防腐技术也是未来防腐技术的方向。
2.3 其他防腐技术
在实际的工程中，还经常通过增加保护层厚度、改良施工工艺以增加混凝土结构的密实度、选用防腐性能较好的钢筋等措施来在一定程度上阻挡外界有害物质的侵入，减缓钢筋腐蚀的速度，达到增加结构使用期限的目的。此外，配合相应的预防措施，如优选用结构原材料、防腐涂层采用多层涂层的形式，减少除冰盐等含氯化学物质的使用以及开发新型无氯除冰剂等可以使防腐效果达到最佳化。