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氯離子誘發鋼筋銹蝕

發布日期:2020-08-19 11:29:36 瀏覽量:382

      鋼筋銹蝕是混凝土的一大病害,從某種意義上講,是最大和最嚴重的病害,而氯離子是造成鋼筋銹蝕的主要原因之一。

 

一、氯離子誘發鋼筋銹蝕的機理

 

1,破壞鈍化膜

 水泥水化的強堿性環境使混凝土內鋼筋表面產生一層致密的鈍化膜。該鈍化膜中含有Si-O鍵,它對鋼筋有很強的保護能力。然而該鈍化膜只有在強堿性環境中才是穩定的,當PH值小于11.5時,這層鈍化膜就開始變的不穩定,當PH值小于9.88時,已經生成的鈍化膜逐漸被破壞,新的鈍化膜也很難生成。氯離子是一種很強的去鈍化劑,當進入混凝土到達鋼筋表面吸附于局部鈍化膜處時,可使該處的PH值迅速降低到4以下,從而破壞鈍化膜。

 

2,形成腐蝕電池

 如果在大面積鋼筋表面上具有高濃度氯離子,則其所引起的腐蝕可能是均勻的腐蝕。但是在不均質的混凝土中,常見的是局部腐蝕。氯離子對鋼筋表面鈍化膜的破壞發生在局部,使這些部位露出了鐵基體,與尚完好的鈍化膜區域形成較大的電位差。鐵基體作為陽極而受腐蝕,大面積鈍化膜區域作為陰極。腐蝕電池作用的結果是在鋼筋表面產生蝕坑,由于是大陰極對小陽極,所以蝕坑發展十分迅速。

 

3,加速陽極反應的進行

 氯離子不僅促成了鋼筋表面腐蝕電池的形成,而且加速了電池的作用。氯離子與陽極反應生成的鐵離子結合生成氯化鐵,將陽極產物及時帶走,使陽極反應加速進行。而氯化鐵是可溶的,遇到氫氧根就能生成氫氧化亞鐵,將氯離子置換出來,而不是消耗掉。也就是說,凡是進入混凝土中的氯離子不會被消耗掉,而是長期存在在混凝土中,周而復始地起到破壞作用,危害極大。

 

4,導電作用

 腐蝕電池的要素之一是要有離子通路,而氯離子的存在強化了離子通路,降低了陰陽極之間的電阻,提高了腐蝕電池的效率,從而加速了電化學腐蝕過程。氯化物還提高了混凝土的吸濕性,這也能減小混凝土的電阻率。

 

二、氯離子的來源:

 

在自然環境中,氯離子是廣泛存在的。包括:

 

1,氯離子存在于混凝土原材料中,如含氯化物的減水劑,摻入的礦渣可能是用海水淬冷的,粉煤灰可能是用海水排濕的等等。

 

2,海洋是氯離子的主要來源,不僅海水中含有大約3%的氯化物,海風、海霧、海沙中也含有氯離子。海水、海風和海霧中的氯離子和不合理地使用海沙,是影響混凝土結構耐久性的主要原因之一。

 

3,道路化冰鹽因為性能好,價格便宜,因此在道路上廣泛使用,這就使得氯離子能滲透到混凝土之中,引起鋼筋銹蝕。

 

4,鹽湖和鹽堿地也是氯離子的一個重要來源。

 

5,工業環境十分復雜,就腐蝕介質而言有酸、堿、鹽等,其中以氯離子、氯氣和氯化氫等為主的腐蝕環境不在少數,處在此類環境中的混凝土結構的腐蝕破壞往往是非常迅速而又嚴重的。

 

6、火不僅可以直接降低鋼筋混凝土結構的強度與可用性,而且由于熱分解有機化合物,還有促進鋼筋銹蝕的間接作用。含氯很高的聚氯乙烯在攝氏80—90度下會分解放出氣態的氯化氫,到300度時,幾乎完全分解釋放出大量氯離子,遇水溶解,形成PH值低到1的鹽酸。這種酸最后在構件表面冷卻凝結,滲入混凝土中,就會引起鋼筋銹蝕。因此,火災后混凝土構件常為氯化物所危害。

 

三、氯離子進入混凝土的途徑:

 

第一是“混入”,如使用含氯離子的外加劑、使用海砂、施工用水含氯離子、在含鹽環境中拌制澆筑混凝土等。氯化物分水溶性和酸溶性兩種,作為外加劑加入混凝土的氯化物一般都是水溶性的,而骨料中含有的氯化物大多都是酸溶性的。水溶性氯化物的危害大于酸溶性氯化物,因為它們可以直接腐蝕鋼筋。“混入”現象大都是施工管理問題。

 

第二是“滲入”,環境中的氯離子通過混凝土的宏觀、微觀缺陷滲入到混凝土中并到達鋼筋表面。“滲入”現象是綜合性技術問題,與混凝土材料多孔性、密實性、工程質量、鋼筋表面混凝土保護層厚度等多種因素有關,是需要重點討論的。

 

(一)、氯離子滲透

混凝土與含有氯化物的環境接觸,如海水或化冰鹽等,氯離子就有可能滲透到混凝土結構內部去。

 

氯離子的滲透始于混凝土結構表面,然后逐漸向結構內部發展。滲透速度取決于以下因素:

1.     與混凝土接觸的氯化物的濃度;

2.     混凝土的滲透性;

3.     環境的潮濕度;

 

當有潮氣和氧氣存在時,沉淀在混凝土內鋼筋表面的氯化物就會引起鋼筋銹蝕,銹蝕層不斷地增加,其產生的張力就會使混凝土結構開裂和分層。

 

由于自然引力或交通負荷的作用,已經分層的混凝土結構就會發生破碎。而開裂和分層反過來又會加劇鋼筋的銹蝕,結構深處的鋼筋也發生銹蝕,因為這時氯化物、氧氣和潮氣更容易進入到混凝土結構內。

 

與其他導致鋼筋銹蝕的因素相比,氯化物引起鋼筋銹蝕的濃度閥值受混凝土PH值的影響最大。研究發現,當混凝土的PH值為13.2時,氯離子濃度為8000ppm時,鋼筋才開始發生銹蝕;而當混凝土的PH值為11.6時,氯離子濃度僅為71ppm時,鋼筋就已經開始銹蝕了。

 

(二)、裂縫與氯化物

混凝土結構上的裂縫和各類縫隙可以使環境中的腐蝕性化學物質,如化冰鹽等滲透到結構內部并接近鋼筋。如果有氯離子存在,即使混凝土結構的堿性仍然很強,鋼筋也會發生銹蝕。在銹蝕過程中,氯離子起的是一種催化劑的作用,它并不直接參與銹蝕反應,因此在反應過程中,氯離子不會被消耗,而是長期保留在混凝土結構中,繼續起破壞作用。




文章來源: 永年加固公司
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