混凝土結構一直被認為是一種節能、經濟、用途極為廣泛的人工耐久性材料,是目前應用較為廣泛的結構形式之一。但由于勘察、設計、施工及使用過程中多因素影響,很多混凝土結構出現了各種不同程度的隱患、缺陷或損傷,導致結構的安全性、適用性、耐久性降低。
而現代建筑行業的發展速度突飛猛進,其耐久性問題也逐漸暴露出來。
混凝土的腐蝕機理
混凝土的腐蝕是一個很復雜的物理的、物理化學的過程。采用前蘇聯學者B·M.莫斯克文為代表所提出的分類方法,將混凝土的腐蝕分為3類:溶蝕性腐蝕、某些鹽酸溶液和鎂鹽的腐蝕、結晶膨脹型腐蝕。
物理作用 | 指在沒有化學反應發生時,混凝土內的某些成分在各種環境因素的影響下,發生溶解或膨脹,引起混凝土強度降低,導致結構受到破壞,物理作用主要包括2類:侵蝕作用和結晶作用。
化學腐蝕 | 指混凝土中的某些成分與外部環境中腐蝕性介質(如酸、堿、鹽等)發生化學反應生成新的化學物質而引起混凝土結構的破壞,化學腐蝕可歸納為兩大類:分解類腐蝕和分解結晶復合類腐蝕。
微生物腐蝕 | 生物對混凝土的腐蝕大致有2種形式:①生物力學作用。②類似于混凝土的化學腐蝕。
鋼筋的腐蝕機理
電化學腐蝕是混凝土中鋼筋腐蝕的根本原因。鋼筋發生電化學腐蝕需具備以下幾個條件:
(1)有陰極、陽極和電位差;
(2)有離子通路(電解質);
(3)有電子通路。通常在鋼筋表面的非鈍化區域處于活化狀態,形成腐蝕電池的陽極,可以自由釋放電子,形成電子通路;
在鈍化區將形成腐蝕電池的大陰極,在該區域鋼筋表面存在足夠多的水和氧(電解質)。由于鋼筋材質和表面的非均勻性,鋼筋表面總有可能形成電位差。因此,在潮濕環境下就可發生電化學反應,反應生成的Fe(OH)2不穩定,在氧氣充足的情況下,會進一步氧化成紅鐵銹,體積膨脹數倍,使得混凝土表面脹裂,鋼筋力學性能下降。
綜上所述,要想提高鋼筋混凝土基礎結構的耐久性,除了要搞清楚其腐蝕機理、腐蝕因素以及有針對性地采取一系列有效措施外,還應在今后的防腐設計中注意在混凝土耐久性研究中,不應只注重單因素對混凝土的影響,應著重加強多因素耐久性研究,建立鋼筋混凝土的多因素耐久性模型。
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