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电化学腐蚀对结构的影响及富水隧道复合结构体系防排水技术

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:氯离子在混凝土内部形成腐蚀电流,导致钢筋的电化学腐蚀。氯离子在钢筋混凝土锈蚀过程中的阳极去极化作用对钢筋腐蚀的化学反应,其实质是阳极反应过程,即铁原子失去电子形成亚铁离子,亚铁离子如果不能及时脱离,而累积于阴极表面会导致阳极反应受阻,这一过程即为阳极极化过程。但是如果亚铁离子与氯离子结合形成氯化亚铁,则会促进阳极反应的发生,进而起到加速去阳极化的作用。

电化学腐蚀对结构的影响及富水隧道复合结构体系防排水技术

氯盐会促进钢筋电化学腐蚀的进程,但事实上,并不是在混凝土中引入微量的氯离子后,就会造成锈蚀的危害,只有当氯离子引入量增加到一定值时,才会使钢筋表面的钝化保护膜剥离。关于控制氯离子引入量的问题,我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204—2015)中规定:处于露天的钢筋混凝土预应力混凝土结构不得掺氯化物,这样的规定没有提出明确的数量概念。国际上已有许多国家制定标准,提出建议值,限制、规定了氯含量,这是十分必要的。英国在混凝土外加剂标准中制定的关于氯含量的规定中指出,“混凝土氯化物总含量,以无水氯化钙计,超过水泥质量0.1%时,或对于某些水泥,当混凝土中埋有金属时,存在着潜在的危害,必须有某种防范措施”。

氯离子对于混凝土内部钢筋的锈蚀作用机理,主要有以下几方面。

(1)氯离子导致钢筋钝化保护膜失效。由于钢筋的钝化保护膜是在混凝土原有的碱性环境下形成的,氯离子进入混凝土后会导致碱性环境的破坏,氯离子不断吸附于钝化保护膜附近形成酸性环境,导致其保护作用逐步减弱。

(2)氯离子在混凝土内部形成腐蚀电流,导致钢筋的电化学腐蚀。由于钢筋混凝土钝化保护膜的破坏会导致腐蚀电位差的出现,而氯离子则大大降低了混凝土的电阻值,造成钢筋钝化保护膜边缘的腐蚀电流最大,加剧了钢筋腐蚀。此外,氯离子与钢筋中的铁结合形成具有水溶特性的氯化铁,氯化物不仅是一种钢筋腐蚀的催化剂,还属于较强吸湿作用的盐,会导致氯离子在混凝土内部的不断渗透,最终导致钝化保护膜被彻底破坏。(www.xing528.com)

(3)氯离子与水泥化学反应对钢筋锈蚀的影响。由于水泥的主要成分铝酸三钙,在特定的化学条件下会与渗入混凝土中的氯离子发生化学反应形成特性较为稳定的化学物,这可以降低混凝土中氯离子的含量进而避免钢筋的锈蚀作用。但是这种化学物质只有在碱性条件下才能保持稳定,当混凝土酸碱环境发生变化时,会导致其分解,进而增加氯离子的含量,导致钢筋表面的氯离子浓度升高,对于防止钢筋锈蚀十分不利。

(4)氯离子在钢筋混凝土锈蚀过程中的阳极去极化作用对钢筋腐蚀的化学反应,其实质是阳极反应过程,即铁原子失去电子形成亚铁离子,亚铁离子如果不能及时脱离,而累积于阴极表面会导致阳极反应受阻,这一过程即为阳极极化过程。但是如果亚铁离子与氯离子结合形成氯化亚铁,则会促进阳极反应的发生,进而起到加速去阳极化的作用。由于氯离子具有可溶性,当与混凝土内部的氢氧根离子相遇时会生成难溶的氢氧化亚铁,导致混凝土内部生成铁锈,而氯离子随即与亚铁离子脱离继续作为催化剂促进去阳极化作用,造成循环连续的化学破坏过程。

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