钢筋混凝土结构的腐蚀原因及防治措施
钢筋混凝土结构的腐蚀原因及防治措施
【摘要】本文详细阐述了钢筋混凝土的各种腐蚀原因和机理，并论述了耐腐蚀材料、涂料、阴极保护和电化学除氯等目前被认为有效的防治手段。对于正确分析各种环境下钢筋混凝土结构的腐蚀原因及使用正确适当的腐蚀控制措施，提高混凝土结构的寿命有着重要意义。
【关键词】钢筋混凝土；腐蚀；控制措施
1 引言
钢筋混凝土结构是土木工程中最常用的结构形式，由于腐蚀带来的各种问题也是工程中最为关注的问题之一。美国国家研究委员会的公路战略研究项目（shrp）对美国由于桥梁结构腐蚀破坏造成的损失进行了估算，金额超过200亿美元/年，并且以每年5亿美元的速度递增[1]。英国环保部门最近的一份报告估计，英国建筑工业的年成交额为500亿镑，而现在，因腐蚀破坏，钢筋混凝土结构年维修费已达55亿英镑(占11%)，已成为英国一个沉重的财政负担[2]。根据1994年对我国铁路桥梁检查情况的统计[3]，我国运营国有铁路有病害桥6137座，占桥梁总数的18.8%，其中由于腐蚀导致病害的混凝土桥梁为2675座。因此，了解钢筋混凝土结构的腐蚀机理和原因，做到有针对性的腐蚀防护，对于延长混凝土结构的耐久性，提高混凝土结构寿命而言，具有巨大的经济效益。
2 钢筋混凝土结构的腐蚀类型
钢筋混凝土结构的腐蚀根据环境和腐蚀对象的不同分为以下几种类型。
2.1 混凝土碳化
混凝土碳化是由于混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水发生反应降低了混凝土孔隙水溶液的ph值，由于混凝土中的水泥石水化物只能存在于高碱性溶液(ph值>12.5)中，当碳化反应发生后，水泥石水化物稳定存在的条件遭到破坏，水解形成的氢氧化硅、氢氧化铁和氢氧化钙等碱性氧化物都变成碳酸盐，使混凝土的孔隙率和渗透性发生改变，减少了水气的吸附。同时，ph值的降低导致钢筋发生钝化的碱性条件遭到破坏，钢筋处于活化状态，在水和氧的作用易发生锈蚀。混凝土碳化是大气环境混凝土腐蚀的一种最常见形式。由于碳化作用离不开水的作用，因此干燥环境下碳化作用较为缓慢，此外合理设置保护层厚度是避免混凝土碳化作用引起钢筋锈蚀的有效方法。
2.2 氯离子侵蚀
氯离子是极强的去钝化剂。当钢筋混凝土结构处于氯盐环境下，氯离子会通过液相扩散或毛细管结构深入混凝土中，游离的cl-与水形成盐酸，并与混凝土中的氢氧化钙发生反应，使水泥石水化产物发生分解，降低混凝土的密实性。当氯离子渗透至钢筋表面时，会对钢筋表面的钝化膜产生完全或部分的破坏，造成预埋钢筋的严重腐蚀和开裂。钢筋锈蚀的氧化物体积会膨胀4倍，会在混凝土内
部产生内应力，导致混凝土进一步开裂，使钢筋与混凝土的握裹力降低，而影响混凝土结构的承载力和使用寿命。海洋环境与除冰盐环境下的钢筋混凝土结构腐蚀多为这种情况。在有氯离子的情况下，混凝土的碳化作用远小于氯离子对钢筋的腐蚀速度，在多种腐蚀情况同时存在的情况下，氯离子对结构的危害最大。
2.3 冻融循环
区别于以上两种腐蚀类型，混凝土的冻融循环属于物理现象，混凝土冻融循环的发生主要原因是混凝土中存在孔隙和外界环境温度的循环变化。位于北方地区的海洋浪溅区和水位变动区的桥梁墩台表面的混凝土经常会发生这种腐蚀。在北方海洋环境下的秋冬季节，昼夜温差可达到10~20度左右。白天海水中的水汽通过毛细孔和微裂缝渗入混凝土并留在孔隙里，晚上留在混凝土孔隙中的水汽遇冷结冰，在毛细孔壁周围形成拉应力，此外由孔隙冰与过冷水的饱和蒸汽压差和盐分浓度差会引起的过冷水在混凝土毛细孔中的迁移而形成的渗透压力，膨胀压力和渗透压力都会损伤混凝土的内部微观结构，在冻融循环的反复作用下，混凝土内部的损伤逐步累积扩大，最终在疲劳作用下，造成了结构的破坏。
2.4 碱-集料反应
碱-集料反应是指混凝土原材料中的水泥、外加剂和水中的碱性物与集料中的活性成分发生反应，在混凝土浇筑成型后若干年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导
致混凝土失去使用功能。为了避免碱-集料反应的发生，降低混凝土拌合物水泥中的碱性成分是解决碱-集料反应最直接有效的措施。
由于钢筋混凝土组成材料之间的特性差异，导致混凝土产生腐蚀的原因较多，通常在某种环境下的混凝土腐蚀影响因素并不是单一的。例如在北方海洋性环境下，钢筋混凝土结构同时面临着冻融循环、碳化、碱-集料反应和氯离子侵蚀等危害，它们之间相互作用、相互影响加剧了钢筋混凝土的破坏。因此深刻理解混凝土各种类型的腐蚀机理，针对环境作出准确判断是做好腐蚀防护措施的第一步。
3 常见腐蚀控制措施
美国shrp指出恰当地运用多种腐蚀控制措施，可以将桥梁寿命延长几十年。目前工程常用的腐蚀控制措施包括以下几种。
3.1 耐腐蚀材料的使用
混凝土目前最常用的防腐蚀材料是高性能混凝土。从上述分析来看，混凝土腐蚀因素大部分都与混凝土的渗透有关。高性能混凝土中掺加的矿物质组分微硅粉能有效减小混凝土中的孔隙尺寸和阻
断毛细孔，使氯离子在混凝土中的渗透率显著降低，并且显著减少冻融循环对混凝土的危害。
3.2 防腐涂料的使用
防腐涂料的作用是形成屏蔽阻隔层，隔绝离子通路，阻止腐蚀反
应的发生，可分为混凝土外表面涂层和钢筋表面涂层。
混凝土外表面涂层主要包括聚合物改性砂浆、渗透型涂层和表面涂料等。聚合物改性砂浆有着良好的密实、抗渗性，并兼有耐磨、粘结力强等优点。渗透型涂层在混凝土表面涂覆后，可以深入混凝土内部一定范围，与混凝土组分起化学反应并堵塞孔隙，或自行聚合形成连续性憎水膜，形成一个特殊的防护层。表面涂料通常具有抗氧化、防紫外线和红外线的能力，有时对抗磨、防冲击及耐适度化学物质侵蚀也有一定要求。
钢筋表面涂层主要包括镀锌钢筋、包铜钢筋、合金钢钢筋、不锈钢钢筋及环氧树脂涂层钢筋等。环氧树脂涂层钢筋是最常用的钢筋防腐涂层。
3.3 阴极保护
阴极保护法分为外加电流法和牺牲阳极法。
外加电流法把要保护的钢铁设备作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质溶液里，接上外加直流电源。通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了钢铁的腐蚀。杭州湾跨海大桥是我国首个应用阴极防护技术的桥梁结构工程。
牺牲阳极法是将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消
耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。牺牲阳极法一般不适用于新建混凝土结构且阳极提供的电流有限，只能用于保护阳极附件较小范围的钢筋。
3.4 电化学除氯
电化学除氯是指在无需破坏原混凝土结构保护层的条件下,通过外加电场使侵入混凝土保护层的氯盐有害组分直接排出,并且使已经活化开始锈蚀的钢筋表面重新钝化的一种新技术,可以对钢筋混凝土进行高效、快速、低成本且非破损型修复。电化学除氯技术在欧美应用比较广泛，我国在此方面研究起步较晚。
4 结语
综上所述，钢筋混凝土结构腐蚀病害对社会造成重大的经济损失，给人们生活带来了不便，有时甚至危害到人身安全。钢筋混凝土结构腐蚀的因素有很多，正确分析和恰当地运用防腐技术，会大大提高钢筋混凝土结构的使用寿命，减少经济损失。本文详细阐述了钢筋混凝土的各种腐蚀原因和机理，并论述了耐腐蚀材料、涂料、阴极保护和电化学除氯等目前被认为有效的防治手段。在实际工程中，应该根据实际情况，选择使用合适的防治措施，达到最佳的防护效果。
参考文献
[1]美国《桥梁腐蚀白皮书》摘要. 全面腐蚀控制，2008，
22(1):33.
[2]洪定海．混凝土中钢筋的腐蚀与保护．北京: 中国铁道出版社，1998.
[3]屈文俊．既有混凝土桥梁的耐久性评估及寿命预测(博士学位论文)．成都: 西南交通大学.
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施 一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。 据调查，我国20世纪90年代前兴建的海港工程，一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏，结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程，高桩码头不到20年，甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏，海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。 国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外，环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素，致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏，给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此，如何采取有效的防腐蚀技术措施，防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏，确保建筑物达到预期的使用寿命是国内外学术界、工程界极为关切的热点。 二.钢筋的锈蚀原理及分类 1．钢筋的锈蚀条件： 钢筋混凝土构件内钢筋的锈蚀需要三个条件： （1）钢筋表面碱性钝化膜破坏。正常情况下钢筋是包裹在砼之内的，砼则由于水泥的水化反应造成其初始碱性（含有一定Ca（OH）2）较强，正常情况下钢筋在这种碱性环境下不会发生氧化腐蚀。当PH值大于1O时，钢筋腐蚀的速度很慢，当PH值小于5时，其锈蚀的速度就快。由此可见，只有当钢筋混凝土构件内的钢筋周围碱性钝化膜因砼碳化或其它原因导致破坏后，才可能出现腐蚀。
钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析
广东建材２００５年第９期 “耐久性”是混凝土结构应具有的一项基本功能。混凝土结构因耐久性不足而未能达到设计使用年限就提前损坏，势必会造成重大经济损失和严重社会影响。经调查，我国已经使用３０～４０年的大量工业建筑，尤其露天工业建筑，几乎都进行了加固大修，甚至拆除重建；港口码头建筑一般只能使用不足２０年就因钢筋锈蚀严重而加固大修。在海边盐渍地上建设的房屋、厂房、地下建筑，甚至包括混凝土电线杆，使用不足１０年就严重破损或断裂。 大量研究结果表明，钢筋混凝土结构破坏（失效）除自然灾害或意外事故外，其耐久性降低主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀、混凝土碳化、冻融循环、碱－骨料反应、机械磨损、温湿度变化、腐蚀性化学品（硫化物、氯化物）等。笔者认为，钢筋混凝土结构耐久性降低的实质是其组成材料在使用过程中经受（抵抗）各种破坏因素的作用（破坏力）而未能保持其功能。结构耐久性性能降低都必然会体现在结构的基本材料即钢筋和混凝土上。本文试着从材料自身的角度出 发，分析影响钢筋混凝土结构耐久性的因素。 １钢筋 ⑴钢筋锈蚀。一般情况下，混凝土中的高碱性溶液（ＰＨ值一般在１２．５～１３．５之间）可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜，该惰性薄膜可以阻止钢筋的锈蚀。当该保护层完整时，腐蚀就不会发生。通常，钢筋表面氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混凝土碳化，使钢筋混凝土结构保护层的ＰＨ值降低，进而破坏氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破坏氧化铁薄膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧气发生化学反应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ） ３ 、Ｆｅ（ＯＨ） ２ 、Ｆｅ ３ Ｏ ４ ?Ｈ ２ Ｏ、Ｆｅ ２ Ｏ ３等，造成钢筋的锈蚀。 ⑵预应力钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀是指金属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的金属破裂。这种裂缝不仅可以沿着晶界发展，而且也可穿过晶粒。由于裂缝向金属内部发展，使金属结构的机械强度大大降低，严重时能使金属设备突然损坏。出现应力腐蚀的条件如下：存在一定的拉应力；金属本身对应力腐蚀具 钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析 车龙兰罗嗣海（核工部东华理工学院３４４０００） 孟少平（南京东南大学３３００２９） 摘要：材料的耐久性是指材料与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映，其耐久 性必定会体现在结构的耐久性能上。本文从材料自身角度出发综合分析了钢筋混凝土结构耐久性降 低的原因，并介绍了相应的防护措施。 关键词：材料钢筋混凝土耐久性 应该指出，当前有关耐久性的研究中，混凝土材料学和工程结构学常常是脱离的，对同一个问题的习惯思路往往有很大区别，甚至有时连定义都不相同。材料专家对材料劣化在结构上造成的后果常常难以分析，而工程结构专家不熟悉如何在材料上下工夫改善结构的耐久性。 混凝土施工是运用混凝土材料实现设计意图的中间环节，同时也是混凝土材料生产过程的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证，也是混凝土材料使用性能得以正常发挥的重要保证。由此看来，从事施工管理的工程师不仅要熟悉结构设计，也要十分熟悉混凝土材料，才能做好管理工作。 目前，许多学者呼吁，混凝土技术的发展，需要既懂结构又懂材料的新型高级技术人才。混凝土科研人员必然要从事密切结合重大工程项目的研究，这些项目的完成又必须与设计和施工人员合作。值得指出的是，我国“九五”期间，重大科技攻关项目“重点工程混凝土安全性的研究”所取得的科技成果及经济效益，就是我国水泥混凝土材料方面的科研人员，通过跨行业的联合攻关而作出的贡献。材料学与工程学共同倡导的“混凝土安全性专家系统的研究”已在全国兴起。２１世纪的混凝土工程不仅要符合可持续性发展，而且需要安全性和耐久性。● !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 水泥与混凝土 １９ －－
钢筋混凝土的钢筋腐蚀现状调查与原因探究
钢筋混凝土的钢筋腐蚀现状调查与原因探究[摘要]现在钢筋混凝土结构的构筑物由于钢筋腐蚀导致结构失效的现象越 来越多，这里分析了这些工程事故的钢筋腐蚀原因和各因素影响，综述了钢筋混凝土中钢筋受蚀的机理。 【关键词】混凝土；钢筋腐蚀；结构；化学反应 钢筋混凝土是通过在混凝土中加入钢筋、钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料，两者共同工作从而改善混凝土抗拉强度不足的力学性质，为混凝土加固的一种最常见形式，具有材料来源容易、价格低廉、坚固耐用等特点，广泛应用于公路、桥梁等结构中。混凝土结构中钢筋腐蚀导致结构物破坏或失效，已成为当今世界关注的重大课题之一，它在影响结构物耐久性因素中，占主导地位。在混凝土工程中，因为钢筋的腐蚀造成众多的工程事故，钢筋混凝土中钢筋受腐蚀的现象正逐步受到我国各方的重视。虽然我国在混凝土结构钢筋腐蚀方向并没有完整、系统、深入的调查，但是对钢筋腐蚀现状调查，分析腐蚀产生的原因，制定相关措施，对我国混凝土工程质量有着非同寻常的意义。 正常使用条件下，自然环境中的钢筋混凝土的腐蚀并不严重，所以并未受到人们的重视。混凝土结构由于环境污染和的建筑物老化的加重，环境介质中腐蚀性物质含量增加，遭受破坏的现象日益严重。根据统计，因为国民经济中的1.25%是钢筋腐蚀而造成的经济损失，钢筋腐蚀而造成的工程事故也时常发生，因此，钢筋混凝土的腐蚀破坏问题已引起国内的关注，成为研究和关注的一个重要方向。由于钢筋混凝土结构耐久性问题的加重，造成的经济损失和人员伤亡已远远超出人们的预计。 截止1986年，美国已花费240亿美元用于修复被腐蚀桥梁，而且以每年5亿美元的速度增长。美国1984年报道，57.5万座钢筋混凝土桥出现钢筋腐蚀破坏，其中40%的桥梁需要耗费54亿美元来修理承载力不足与加固处理。建于1967年的美国明尼苏达州境内一座跨越密西西比河标号为1-35W钢梁混凝土公路拱桥，在使用仅二十多年桥体就出现重大腐蚀现象，用局部修补的方法进行了修复，不久又出现裂缝和腐蚀现象，但未及时采取有效措施，最终于2007年发生重大坍塌事故，造成了人员的重大伤亡。加拿大早期由于大量使用“防冰盐”，使得钢筋混凝土桥梁等破坏严重。1986年同本运输省检查的103座混凝土海港码头状况，发现仅服役20年的结构都需要修补。在英国、澳大利亚、欧洲、海湾国家中，由于氯盐为主的钢筋腐蚀破坏问题大量出现。根据1994年铁路秋检统计，我国铁路中有损坏的钢筋混凝土桥为2675座，其中由于钢筋锈蚀而发生损伤的为722座，占27%。20世纪90年代前修建的海港工程竟然使用10～20年就会发生严重的钢筋锈蚀。1979年建成通车的北京西直门立交桥，因为冬季撒盐化冰造成的“盐害”，在使用不足20年后便被迫拆除重修，重修费用高达3000万元。由此可见，恶劣环境中（如酸雨、海洋环境、除冰盐、高低温等环境条件）服役的钢筋混凝土结构耐久性问题十分突出。2001年，位于我国四川的宜宾大桥突然垮塌，然后仅使用了11年；使用仅不到20年就需重建或修理比比皆是，如澎
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施正式版
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施正式版
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施正式 版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 【摘要】随着经济的发展，对化工产品的需求不断增加，越来越多生产设备的运行超出设计能力，因而目前对化工企业而言，防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为，材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。 【关键词】化工设备；腐蚀；防腐蚀 随着经济的发展，对化工产品的需求不断增加，越来越多生产设备的运行超出设计能力，因而目前对全球的化工企业而
言，防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为，材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。 腐蚀破坏到处可见，腐蚀事故频频发生，这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外，很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性估计不足，对腐蚀防护的重要意义认识不深，对腐蚀与防护科学缺乏应有的知识，没有采取防腐蚀措施、或采取的防腐蚀措施不当所致。 1.1腐蚀的分类 腐蚀：材料与周围环境发生作用而被破坏的现象。 腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金
混凝土结构耐久性研究
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
混凝土结构的腐蚀及防腐措施
混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一.但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费.从国外情况来看[1],美国与钢筋腐蚀有关的损失占总腐蚀的40%;前苏联工业建筑的腐蚀损失占工业固定资产的16%,仅混凝土和钢筋的腐蚀损失占GDP的1·25%; 1999年,澳大利亚公布的腐蚀损失为GDP 的4.2%.除此之外,北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以基础结构设施为主的腐蚀.中国面临的问题同样很严峻.根据中国工程院2001~2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计, 1998年中国建筑部门(包括公路、桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿人民币[2].近年来,中国建筑行业的发展速度突飞猛进,一批批建筑物拔地而起,但钢筋混凝土基础的耐久性问题也逐渐暴露出来.所以,重视和加强钢筋混凝土基础结构的腐蚀性与防腐措施的研究已迫在眉睫. 1 腐蚀机理分析 1·1 混凝土的腐蚀机理 混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程.由于混凝土腐蚀机理的复杂性,对混凝土腐蚀的分类还没达成一个共同的认识,但一般都倾向于采用前苏联学者B·M.莫斯克文为代表所提出的分类方法[3].将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀型腐蚀. 所以,混凝土的腐蚀机理可从以下3类入手:物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀. 1·1·1 物理作用 物理作用是指在没有化学反应发生时,混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下,发生溶解或膨胀,引起混凝土强度降低,导致结构受到破坏.物理作用主要包括2类:侵蚀作用和结晶作用. (1)侵蚀作用:当环境中的侵蚀性介质(如地下软水,河流、湖泊中的流水)长期与混凝土接触时,将会使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在无压力水的环境下,基础周围的水容易被溶出的Ca(OH)2饱和,使溶解作用终止.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面,影响不大.但在
钢筋锈蚀的机理
钢筋锈蚀的机理 公司内部编号：（GooD?TMMT?MMUT?UUPTY?UUYY?DTTI?钢筋锈蚀的机理
1前言 钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。混凝土在多种因素作用下（如碳化、氯离子侵蚀等），钢筋因原先在碱性介质中生成的钝化膜被破坏而渐渐失去保护作用，导致钢筋锈蚀，生成的铁锈体积比被腐蚀掉的金属体积大3~4倍，使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂，而裂缝一旦产生，钢筋锈蚀速度大大加快，结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快，有的共至发展到钢筋锈断，危及结构的安全。 文献资料表明，钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已成为世界各国普遍关注的一大灾害。美国标准局1975年的调查表明，混凝土中钢筋的腐蚀占全美各种腐蚀的40%：日本新干线使用不到10年，就出现大面积因钢筋腐蚀引起的混凝土开裂、剥蚀。在我国，大量采用钢筋混凝土结构已有儿十年历史，对于遭受恶劣环境条件的腐蚀作用影响，尤其是在20世纪五六十年代，由于要求早强或防冻在混凝土中掺加过量的氯盐的结构，耐久性破坏现象非常严重。长期以来，人们发现混凝土结构在复杂恶劣的环境下会出现未老先衰的现象，尤其是接连不断的工程事故，使学术界在血的教训面前深刻认识到研究和提高混凝土耐久性的现实意义。 笔者将对钢筋锈蚀机理、影响因素、腐蚀过程、锈后钢筋混凝土的力学性能及粘结性能等进行分析，提出钢筋锈蚀应采取的预防措施，提高混凝土的耐久性和结构的安全性，减少耐久性破坏造成的损失，将是一项具有重大实际意义和社会经济效益的研究课题。 2对钢筋锈蚀的分析 混凝土中钢筋锈蚀机理的研究 一一电化学反应过程
第七章 工业腐蚀和预防措施 第三节 应力腐蚀裂纹
第三节应力腐蚀裂纹 一、应力腐蚀概述 金属或合金在应力，特别是拉伸应力的作用下，又处在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变化，如未产生全面腐蚀或明显变形，但却产生了裂纹。这种现象称作应力腐蚀裂纹。因此，在全面腐蚀较严重的情形下，不易产生应力腐蚀裂纹。应力腐蚀外观无变化，裂纹发展迅速且预测困难，因而更具危险性。 应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。所以，只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素，便可以防止裂纹的产生。实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力，又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。采用上述方法防止应力腐蚀几乎是不可能的。因此，一般是通过改变材料的方法解决这个问题。此外，焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力，而加热冷却的热循环过程，也会使材质发生变化。所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意，认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。 由于金属材料和腐蚀环境结合的情况有所不同，应力腐蚀裂纹也各不相同。根据材料的微观组织，可以鉴别裂纹的特征。有的是沿晶粒边缘产生的裂纹，有的是伸展到晶粒内部而又有显著分枝的裂纹，有的则是与晶粒边缘、晶粒内部无关的裂纹。 广义的应力腐蚀裂纹有时又区分为狭义的应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹。应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹虽然同属广义的应力腐蚀裂纹，但两者之间实质上有很大区别。应力腐蚀裂纹指的是，金属材料在特定的腐蚀环境中，受到应力作用，沿着金属内微观径路在有限范围内发生腐蚀而出现裂纹的现象。而氢脆裂纹指的则是，金属材料受到应力作用，由于腐蚀反应产物氢被金属吸收，产生氢蚀脆化，出现裂纹的现象。 应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹，两者可以用腐蚀环境和应力再现的方法或电化学方法进行鉴别。近些年来，又开发出了音响鉴别方法。这种方法是考虑到氢脆裂纹是机械性破坏，所以产生裂纹时会发生音响。而应力腐蚀裂纹是金属溶解造成的破坏，不会发生音响。在实际装置中，应力腐蚀裂纹非常复杂，在大多数情况下对两者不加区别，一律看做广义的应力腐蚀裂纹。 金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀裂纹。不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。随着各种金属材料应用范围的不断扩大，腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。 化学工业中的应力腐蚀，是由于原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。另外，为了防止腐蚀所加入的碱，再生重整等过程中使用的催化剂，也是能引起应力腐蚀裂纹的物质。 二、应力腐蚀的机理与特征 应力腐蚀机理比较成熟的有机械化学效应、闭塞电池理论、表面膜理论、氢脆理论四种学说。下面简单介绍这四种理论。 机械化学效应理论认为，金属材料在应力作用下在应力集中处迅速变形屈服成为腐蚀电池阳极区，与金属表面腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池。使金属沿特定的狭窄区域迅速溶解开裂。 闭塞电池理论认为，某些几何因素使金属裂纹引发点处电解液流动不畅形成闭塞电池。
西南交通大学研究生混凝土耐久性考试答案2
1试述耐久性极限状态标志及耐久性极限状态的可靠指标取值 答： 混凝土结构发生耐久性破坏可近似认为是当混凝土发开裂到一定程度时混凝土与钢筋之间的粘结力发生破坏从而不能满足受力要求，我国《混凝土结构耐久性设计规》中将混凝土结构构件的耐久性极限状态分为三种：钢筋开始发生锈蚀的极限状态，钢筋发生适量锈蚀的极限状态和混凝土表面发生轻微损伤的极限状态，然而这个破坏程度很难定量描述，同时可知，氯离子浓度是影响钢筋锈蚀的主要因素，所以可以通过对氯离子浓度的定量描述来反映混凝土结构的耐久性能。 在对氯离子侵蚀环境下的混凝土结构进行寿命预测时,保护层内部钢筋表面 的氯离子浓度达到使钢筋开始锈蚀的临界浓度时,即认为结构开始进入失效状态,所以可近似将钢筋表面氯离子浓度达到临界值作为耐久性极限状态的标志。 2.论述混凝土产生裂缝原因及防止方法 混凝土产生裂缝的主要原因可以分为内部材料原因和外部环境作用原因。 1）内部材料原因： 材料原因引起的裂缝各类包括有: 干缩裂缝、中性化伴随钢筋腐蚀产生裂缝、氧化物使钢筋腐蚀产生裂缝、碱集料反应产生裂缝、水泥水化热产生裂缝。 2）外部环境作用原因： 外部环境作用原因引起的裂缝各类包括有：冻融循环作用、干湿交替、盐结晶、施工原因引起的混凝土裂缝、养护条件不当引起的裂缝，结构设计不当引起的裂缝以及建筑物沉降不均引起的裂缝等。 防止措施： 1）合理选择混凝土原材料和配合比，例如骨料品种、水泥品种等。 2）在混凝土中掺加外加剂，提高混凝土的密实度，或配置成高性能混凝土。 3）控制混凝土的搅拌质量和加强混凝土的早期养护条件以及合理的混凝土保护层厚度。4）优化结构设计，加强施工质量。 3.为什么在有盐环境及有干湿交替时耐久性环境等级较差? 答：混凝土是一种多孔材料，内部结构比较复杂，孔洞、微裂缝的分布和形态等对微观特征对混凝土的硫酸盐侵蚀有很大影响，干湿循环对混凝土产生疲劳破坏，干燥状态下水份蒸发，混凝土毛细孔内的硫酸钠溶液浓度上升，溶液过饱和产生析晶，体积膨胀使毛细孔内壁产生微裂缝，降低混凝土试件的抗渗透性；另一方面毛细孔内盐溶液的浓度增大促进了化学反应的速度，侵蚀产物生长速度加快，侵蚀产物富集体积膨胀微裂缝开展，也进一步降低混凝土的抗渗透性。 1）在干湿交替的条件下，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏。 2）盐在混凝土内部孔隙中形成的盐溶液浓度不同，导致渗透压不同，从而在混凝土内部
钢筋混凝土结构的腐蚀与维护
钢筋混凝土结构的腐蚀与维护 摘要：钢筋混凝土是重要的建筑材料之一，其腐蚀是影响工程结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。在建筑工程中，由于多种因素的影响，腐蚀无处不在。为深入了解钢筋混凝土结构的腐蚀，本文从影响钢筋混凝土结构的腐蚀性介质，腐蚀原因进行分析，进一步指出钢筋混凝土结构的防腐维护措施。 关键词：钢筋混凝土；结构；腐蚀；原因；维护措施 一、钢筋混凝土结构的腐蚀的类型 1、溶蚀性腐蚀 水泥水化物生成物中的Ca(OH)2最容易被渗入的水溶解，又促使水化硅酸钙、水化铝酸盐等碱性化合物发生水解，最终完全破坏水泥石结构。某些酸盐溶液渗入混凝土，生成无凝胶型的松软物质，易被水溶蚀。水泥石的溶蚀程度随渗流速度增大而增大，溶蚀后，胶结能力减弱，混凝土材料的整体性被破坏。 2、结晶膨胀性腐蚀 含有硫酸盐的水渗入混凝土中，与水泥水化产物Ca(OH)2起置换反应生成硫酸钙（CaSO42H2O）以溶液形式存在。硫酸钙再与水化物铝硫酸盐起作用生成含有多个结晶水的水化铝硫酸钙，体积膨胀1.5倍以上，在混凝土结构中产生内应力，造成极大的膨胀性破坏作用。 3、电化学腐蚀 钢筋与潮湿介质、水、土壤接触时，表面覆盖一层水膜，水中溶有来自空气中的各种离子，这样便形成了电解质。首先钢筋中的铁素体失去电子即Fe→Fe2++2e成为阳极，渗碳体成为阴极。在酸性介质中H+得到电子变成H2跑掉；在中性介质中，由于氧的还原作用使水中含有的OH-随之生产不溶于水的Fe(OH)2；进一步氧化成Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3，即红褐色铁锈的主要成分。 二、钢筋混凝土结构腐蚀的原因 1、混凝土结构腐蚀 1.1环境介质的侵蚀 环境介质对混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀。当混凝土结构处在有侵蚀介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理与物理化学变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以致破坏。常见的侵蚀介质可分为淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，
水泥中氯离子对钢筋的腐蚀
氯离子对钢筋腐蚀机理的影响 [摘要] 氯化物的侵入是引起混凝土中钢筋腐蚀的最主要原因之一，氯离子能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋局部腐蚀，对腐蚀过程具有催化作用。但只有混凝土中氯离子的浓度达到一定的临界值后，钢筋才会发生腐蚀。由于影响因素多，至今难以确定统一的氯离子浓度临界值。着重阐述了钢筋腐蚀行为和氯离子的去钝化机理、混凝土中氯离子的来源和保护钢筋的措施及其研究进 展。 [关键词] 钢筋混凝土；钢筋；腐蚀；氯离子 0 前言 钢筋在混凝土高碱性环境中的钝态条件被破坏，便被腐蚀。钢筋钝化膜破坏机理主要是混凝土的碳化和氯化物侵入，这两种因素既影响混凝土孔隙液的pH值，又影响钢筋的电位值，因而直接影响钢筋的稳定性。因氯化物的侵蚀引起钢筋混凝土构筑物破坏而造成重大损失的现象非常严重。北京西直门立交桥于1979年建成投入使用，不到20a钢筋混凝土的腐蚀已十分严重，不得不进行改建。引起西直门立交桥过早破坏的原因是多方面的，但长期在冬季向立交桥撒含氯化物除冰盐引起钢筋腐蚀使立交桥结构受到破坏是突出的因素。台湾四面环海，许多钢筋混凝土构筑物受破坏以及不断发生的“海砂屋”事件，也是氯化物侵蚀所引起的。目前，中国大陆也存在“海砂屋”现象。氯离子的侵蚀引起钢筋局部腐蚀是最有害的，对此，各国都给予了高度的重视。由于钢筋混凝土结构的复杂性和研究条件的差异，研究结果和结论并不完全一致，许多问题还有待深入研究。本工作主要对国内外氯离子与钢筋腐蚀系的研究进展和防止氯化物侵蚀的措施进行评述。 1 钢筋腐蚀与氯离子去钝化机理 钢筋混凝土是多相、不均质的特殊复杂体系，钢筋表面具有电化学不均匀性，存在着电位较负的阳极区和电位较正的阴极区；一般钢筋表面总处于混凝土孔隙液膜中，即钢筋表面阳极区和阴极区之间存在电解质溶液；由于混凝土的多孔性，
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施示范文本
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施示范文 本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 【摘要】随着经济的发展，对化工产品的需求不断增 加，越来越多生产设备的运行超出设计能力，因而目前对 化工企业而言，防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成 损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为，材料保护和 防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保 证。 【关键词】化工设备；腐蚀；防腐蚀 随着经济的发展，对化工产品的需求不断增加，越来 越多生产设备的运行超出设计能力，因而目前对全球的化 工企业而言，防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损 失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为，材料保护和防
腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。 腐蚀破坏到处可见，腐蚀事故频频发生，这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外，很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性估计不足，对腐蚀防护的重要意义认识不深，对腐蚀与防护科学缺乏应有的知识，没有采取防腐蚀措施、或采取的防腐蚀措施不当所致。 1.1腐蚀的分类 腐蚀：材料与周围环境发生作用而被破坏的现象。 腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金属腐蚀。 腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀；局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等等； 金属腐蚀按机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等。
混凝土结构耐久性研究现状
混凝土结构耐久性研究现状 由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。 耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。 影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。 我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。 混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。 混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。 荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压
钢筋锈蚀对混凝土的影响
混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(1) ——钢筋腐蚀危害与对混凝土的破坏作用 混凝土中钢筋锈蚀已成为世界关注的大问题，被认为是当今影响混凝土结构耐久性的首要原因。钢筋锈蚀已经或正在给国民经济带来巨大经济损失。基于此，美国总结正反两个方面的经验教训，提出了“立足前期措施，着眼长远效益”，并强行实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”(LCCA)。目前，我国正处于基本建设**时期，国内外的经验教训应认真吸取，这已不是单纯技术问题。本讲座结合大量国内外新近资料与工程实例，以知识性和使用性为主分5讲系统介绍了钢筋腐蚀危害及对混凝土的破坏作用、钢筋锈蚀的电化学过程及混凝土对钢筋的保护、氯盐对钢筋的腐蚀、中性化的影响、钢筋防腐蚀技术、钢筋锈蚀的检测与判定技术等，供业内人士参考。 ——编者 STEEL CORROSION AND PROTECTIVE TECHNOLOGY IN CONCRETE(1) ——DAMAGE OF STEEL CORROSION AND FAILURE EFFECT ON CONCRETE Hong Naifeng (Central Research Institute of Building & Construction,MMI
Beijing 10 0088) 1 钢筋锈蚀危害与经济损失 世界一些国家的腐蚀损失，平均可占国民经济总产值的2%～4%；其中，被认为与钢筋腐蚀有关者可占40%(至今我国尚无确切统计数据)。 美国1984年报道，仅就桥梁而言，57.5万座钢筋混凝土桥，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，4 0%承载力不足和必须修复与加固处理，当年的修复费为54亿美元；1998年报道钢筋混凝土腐蚀破坏的修复费，一年要2?500亿美元，其中桥梁修复费为1?550亿美元(是这些桥初建费用的4倍 )；还有报道说，到本世纪末，美国要花4?000亿美元用于修复和重建钢筋腐蚀破坏的工程。如此巨大的经济投入，引起美国朝野人士的震惊与高度重视，并制定法律法规，限制腐蚀破坏的发生和挽回部分经济损失。加拿大早期大量使用“防冰盐”，使钢筋混凝土桥梁等破坏严重。欧洲、英国、澳大利亚、海湾国家等，都有以氯盐为主的钢筋腐蚀破坏问题(英国修复费为每年50亿英镑)。韩国曾发生一系列建筑物破坏、倒塌事件，其中也与“盐害”有关。我国台湾重修澎湖大桥和不断发生的“海砂屋”事件，也是氯盐腐蚀钢筋所造成的。 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。而来自海洋环境和使用“防冰盐”中的氯盐，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
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施(标准版)
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护 措施(标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0623
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施(标准 版) 一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，
结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。 据调查,我国20世纪90年代前兴建的海港工程,一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程,高桩码头不到20年,甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。 国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性,即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外,环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素,致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏,给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此,如何采取有效的防腐蚀技术措施,防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏,确保建
钢筋锈蚀的机理
钢筋锈蚀的机理 1前言 钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的耐久性和安全性影响极大。混凝土在多种因素作用下（如碳化、氯离子侵蚀等），钢筋因原先在碱性介质中生成的钝化膜被破坏而渐渐失去保护作用，导致钢筋锈蚀，生成的铁锈体积比被腐蚀掉的金属体积大3~4倍，使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂，而裂缝一旦产生，钢筋锈蚀速度大大加快，结构构件的承载力与可靠性劣化的速度大大加快，有的甚至发展到钢筋锈断，危及结构的安全。 文献资料表明，钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已成为世界各国普遍关注的一大灾害。美国标准局1975年的调查表明，混凝土中钢筋的腐蚀占全美各种腐蚀的40%；日本新干线使用不到10年，就出现大面积因钢筋腐蚀引起的混凝土开裂、剥蚀。在我国，大量采用钢筋混凝土结构已有几十年历史，对于遭受恶劣环境条件的腐蚀作用影响，尤其是在20世纪五六十年代，由于要求早强或防冻在混凝土中掺加过量的氯盐的结构，耐久性破坏现象非常严重。长期以来，人们发现混凝土结构在复杂恶劣的环境下会出现未老先衰的现象，尤其是接连不断的工程事故，使学术界在血的教训面前深刻认识到研究和提高混凝土耐久性的现实意义。 笔者将对钢筋锈蚀机理、影响因素、腐蚀过程、锈后钢筋混凝土的力学性能及粘结性能等进行分析，提出钢筋锈蚀应采取的预防措施，提高混凝土的耐久性和结构的安全性，减少耐久性破坏造成的损失，将是一项具有重大实际意义和社会经济效益的研究课题。 2对钢筋锈蚀的分析 2.1混凝土中钢筋锈蚀机理的研究 2.1.1钢筋的腐蚀过程——电化学反应过程 混凝土空隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙的溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钙，pH值为12.5。在这样的强碱性的环境中，钢筋表面形成钝化膜，它是厚度为2×10-9~6×10-9m的水化氧化物（nFe3O3·mH2O），阻止钢筋进一步腐蚀。因此，施工质量良好、没有裂缝的钢筋混凝土结构，即使处在海洋环境中，钢筋基本上也能不发生腐蚀。但是，当钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化态时，钢筋就容易腐蚀。 呈活化态的钢筋表面所发生的腐蚀反应的电化学机理是，当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳极反应和溶液态氧还原的阴极反应，相互以等速度进行，其反应式如下：阳极反应2Fe-4e-→2Fe2+ 阴极反应O2+2H2O+4e-→4OH- 腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组合，在钢筋表面析出氢氧化铁，其反应式为 2Fe+ O2+2H2O→2Fe2++4OH-→2Fe（OH2） 4 Fe（OH2）+ O2+2H2O→4 Fe（OH）3 该化合物被溶解氧化后生成氢氧化铁Fe（OH）3，并进一步生成nFe3O3·mH2O（红锈），一部分氧化不完全的变成Fe3 O4（黑锈），在钢筋表面形成锈层。红锈体积可大到原来体积的4倍，黑锈体积可大到原来的两部。铁锈体积膨胀，对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂（通常称之为“顺筋开裂”、“先锈后裂”），进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的剥落又进一步导致钢筋更剧烈的腐蚀。 2.1.2裂缝状态下钢筋的腐蚀 当结构出现横向裂缝，根据电化腐蚀机理，裂缝处的钢筋表现为阴极，氧主要是通过未裂区域混凝土传递到阴极。 根据电化学作用原理，钢筋锈蚀须具备4个条件：
化工设备的腐蚀与防腐蚀措施
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施 【摘要】随着经济的发展,对化工产品的需求不断增加,越来越多生产设备的运行超出设计能力,因而目前对化工企业而言,防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为,材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。 【关键词】化工设备;腐蚀;防腐蚀 随着经济的发展,对化工产品的需求不断增加,越来越多生产设备的运行超出设计能力,因而目前对全球的化工企业而言,防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。许多专家认为,材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。 腐蚀破坏到处可见,腐蚀事故频频发生,这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外,很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性估计不足,对腐蚀防护的重要意义认识不深,对腐蚀与防护科学缺乏应有的知识,没有采取防腐蚀措施、或采取的防腐蚀措施不当所致。 1.1腐蚀的分类 腐蚀:材料与周围环境发生作用而被破坏的现象。 腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金属腐蚀。 腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀;局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等等; 金属腐蚀按机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等。
物理腐蚀:材料单纯物理作用的破坏,一般是由溶解、渗透引起的,如熔融金属容器的溶解,高温熔盐、熔碱对容器的溶解渗透。 化学腐蚀:金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏。腐蚀过程是纯氧化-还原反应,腐蚀介质与金属表面的原子直接碰撞而形成腐蚀产物,反应中无电流产生,符合化学动力学规律。 电化学腐蚀:金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。反应过程中有阳极失去电子和阴极获得电子以及电子的流动(电流),历程符合电化学动力学规律。 1.2腐蚀的危害与控制腐蚀的意义 腐蚀遍及国名经济的各个领域,从日常生活到工农业生产,从普通技术到尖端科学,都存在腐蚀问题。由于腐蚀,大量材料变成废料(每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30%,其中2/3可回收,其余完全变为废物),设备失效,甚至造成灾难性事故。 2010年1月26日,世界钢铁协会25日公布了09年世界粗钢总产量为12亿1972万吨,其中约3.6亿吨因锈蚀将报废,且其中1.2亿吨将彻底变为不可回收的废物。按09年全年均价4500元/吨计算,损失5400亿元。我国2000年用Hoar法调查结果 部门直接腐蚀损失(亿元) 化工300 能源部门(电力、石油、煤)172.1 建筑部门(公路、桥梁、铁路)1000