混凝土中钢筋的腐蚀机理及影响因素分析

Ｂｕｉｌｄｉｎｇ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ　混凝土中钢筋的腐蚀机理及影响因素分析　李　继　（广西中唐置业投资有限责任公司，广西南宁５３００３１）　【摘要ｌ钢筋腐蚀是在役钢筋混凝土结构性能劣化的重要原　因之一。钢筋的腐蚀机理及影响因素分析，对于在役钢筋混凝土结　构的承载能力评估、维护加固决策和服役寿命预测等具有重要意义。　本文首先分析了混凝土中钢筋的腐蚀机理，然后讨论了水灰比、水　泥种类及活性掺和料、混凝土电阻率、保护层厚度、环境温度、相　钢筋腐蚀不仅导致钢筋的有效承载面积减小，而且所生成的腐　蚀产物（如Ｆｅ（ＯＨ）　、Ｆｅ（ＯＨ）。和Ｆｅ。０　）发生体积膨胀，会导致混凝　土开裂，甚至引起钢筋与混凝土之间发生粘结滑移，从而劣化钢筋　混凝土结构的性能。　２混凝土中钢筋腐蚀的影响因素　对湿度、结构荷载等因素对钢筋腐蚀速率的影响规律，对于混凝土　中钢筋腐蚀的预防和控制具有指导意义。　【关键词】混凝土；钢筋；腐蚀速率；影响因素　钢筋腐蚀是在役钢筋混凝土结构性能劣化的重要原因之一。钢　筋腐蚀主要包括诱导期和发展期两个阶段。前者主要关注侵蚀性物　质（如二氧化碳或氯离子）在混凝土中的传输累积规律以及钢筋表　面钝化膜的脱钝过程；后者主要关注腐蚀钢筋混凝土结构的性能劣　化规律。由于钢筋腐蚀速率不仅控制了钢筋有效承载面积削减的快　慢，而且决定了腐蚀产物的生成与积累过程，进而影响混凝土保护　层的开裂和剥落，所以混凝土中钢筋的腐蚀机理和影响因素分析是　钢筋腐蚀发展期的重要研究内容。　１混凝土中钢筋的腐蚀机理　新浇筑的混凝土呈高碱性，能够保证钢筋表面钝化膜的稳定性，　使钢筋不发生腐蚀。受混凝土碳化和氯盐侵蚀等因素的影响，钢筋　表面的钝化膜逐渐失去稳定性而遭到破坏。脱钝的钢筋表面与钝化　膜完好的钢筋表面之间会产生电位差，在氧气和水充足的条件下钢　筋就会发生腐蚀。混凝土中钢筋的宏电池腐蚀如图１所示。其中，　脱钝区钢筋的铁原子离开晶格转变为表面吸附原子，然后越过双电　层放电转变为Ｆｅ　，发生氧化反应，形成钢筋宏电池腐蚀的阳极，　对应的电化学反应方程式为　’　在钝化膜完好区的钢筋与混凝土交界面，氧气和水获得从阳极　区通过钢筋转移到该区域的电子而形成０Ｈ，发生还原反应，形成钢　筋宏电池腐蚀的阴极，对应的电化学反应方程式为　Ｏ２＋４ｅ＋２Ｈ２Ｏ　４ＯＨ一　（２）　图１混凝土中钢筋的宏电池腐蚀图示　阳极氧化反应生成的Ｆｅ　与阴极还原反应生成的ＯＨ会进一步通　过下式反应生成Ｆｅ（ＯＨ）。　Ｆｅ２　＋２ＯＨ一￣Ｆｏ（ＯＨ）２　（３）　当混凝土中的氧气供应充足时，Ｆｅ（ＯＨ）　与氧气反应生成　Ｆｅ（ｏＨ）。，Ｆｅ（０Ｈ）　脱水后变成疏松、多孔的红锈Ｆｅ　０。，其化学反应　方程式为　４Ｆ￣（ＯＨ）２＋ｏ：＋２Ｈ　Ｏ＿＋４Ｆｅ（ＯＨ）３　（４）　２Ｆｅ（ＯＨ）　Ｆｅ　２０３＋３Ｈ２Ｏ　（５）　当混凝土中的氧气供应不足时，Ｆｅ（ＯＨ）　与氧气反应生成黑锈　Ｆｅ。０　，其化学反应方程式为　６Ｆｅ（ｏＨ），＋Ｏ２　２Ｆｅ，Ｏ　＋６Ｈ２Ｏ　（６）　７６　Ｉ华东科技　（１）水灰比　水灰比直接影响混凝土的强度和密实性，进而影响钢筋的腐蚀　速率。减小水灰比，能够改善混凝土和钢筋交界面处的微观结构，　降低该区域的氧气和孔隙水含量。一般来讲，水灰比越大，混凝土　的强度就越低，密实性越差，外界物质越容易侵入混凝土内部，导　致混凝土内钢筋的腐蚀速率越高。　（２）水泥的种类及活性掺和料　不同水泥的成分有很大的差异，对水泥水化产物的成分和含量　有很大的影响，进而影响到混凝土的强度和密实性。活性掺合料能　够参与水泥的水化，增加混凝土中水化硅酸钙凝胶的含量，降低混　凝土中连通孔隙的数量，提高混凝土的密实性，进而减小混凝土内　钢筋的腐蚀速率。　（３）混凝土电阻率　混凝土的电阻率与混凝土的水饱和度、混凝土原料、氯离子含　量、碳化程度、温度等因素相关。电阻率反映了混凝土内部的粒子　通道数量，二者表现为反比关系。随着混凝土电阻率的减小，钢筋　的腐蚀速率逐渐增大。　（４）混凝土碳化程度和氯离子含量　混凝土碳化和氯离子侵蚀是混凝土内钢筋腐蚀的两个主要原　因。通常，混凝土碳化会导致混凝土的中性化，当钢筋表面混凝土　孔隙溶液的ｐＨ值小于临界值后，钢筋钝化膜开始破坏。当混凝土钢　筋表面的自由氯离子浓度超过临界氯离子浓度后，钢筋钝化膜也会　发生破坏。自由氯离子的含量越高，钢筋腐蚀的速率越高，且发生　点蚀的概率也越大。　（５）混凝土保护层厚度　环境中的侵蚀性物质达到钢筋表面必须经过混凝土保护层。保　护层越厚、越密实，侵蚀性物质达到钢筋表面的时间越长。因此增　加混凝土保护层厚度能够有效减缓钢筋钝化膜破坏、开始腐蚀的时　间，即延长腐蚀诱导期。　然而，混凝土保护层厚度对钢筋腐蚀速率的影响规律目前还没　有一致性结论。Ｍｅｎｄｏｚａ等基于野外暴露腐蚀试验，发现部分试件　的钢筋腐蚀速率随着保护层厚度的增加而不断增大；Ｈｕｓｓａｉｎ等分　析了不同环境条件下混凝土中的氧气对钢筋腐蚀速率的影响，发现　部分试件的钢筋腐蚀速率随保护层厚度增加而增大。采用加速腐蚀　试验，分析了保护层厚度对钢筋腐蚀速率的影响，发现钢筋的腐蚀　速率随着混凝土保护层厚度的增加而不断减小。　（６）空气相对湿度　空气相对湿度直接影响混凝土的水饱和度，后者通常随着前者　的增加而增加，进而引起混凝土电阻率的降低。同时，空气相对湿　度的增大会使混凝土中氧气的扩散速度降低，进而使阴极反应的速　率降低。在两者的综合作用下，钢筋的腐蚀速率随空气相对湿度的　增加先增加再减。　（７）环境温度　根据Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程可知，温度的升高会加快化学反应速率。　但由于钢筋腐蚀过程比较复杂，关于温度对钢筋钢筋腐蚀速率的影　响仍缺乏统～性的结论。发现在阳极控制的条件下，反应速率主要　与阳极的温度有关，且在６８￣Ｃ以下时反应速率随着温度的升高呈指　数形式增加，符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程；在阴极控制的条件下，腐蚀速　率主要与阴极温度有关，且在８０℃以下时呈线性关系增长，高于８Ｏ　建筑科学　℃后，由于氧气的溶解度降低，腐蚀速率迅速减小。对混凝土试件　进行了为期１．５年的监测，发现钢筋的腐蚀速率和温度之间没有明　显的关系。研究发现，在含氯盐的湿润混凝土中，腐蚀速率随着温　度的升高而增加；在干燥或半干燥的混凝土中，温度对钢筋腐蚀速　率的影响规律恰好相反。　（８）结构荷载　结构荷载直接影响裂缝的宽度、间距以及钢筋的应力。混凝土　开裂后，裂缝为外界侵蚀性离子侵入混凝土内部提供了快速通道，　进而引起钢筋腐蚀速率的增加。　３结语　素对钢筋腐蚀速率的影响规律，对于混凝土中钢筋腐蚀的预防和控　制具有指导意义。　参考文献：　［１】余波，毋铭，杨绿峰．混凝土中钢筋的腐蚀行为及腐蚀速率实用预测　模型卟建筑材料学报，２０１４（５）　［２］ｇ惠生，郭晓潞，张贺水灰比对水工混凝土中钢筋锈蚀的影响　水利学报，２００９　【３］施惠生，郭晓潞，张贺氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀的影响Ｕ１．　水泥技术．２００９．　［４】余波，毋铭，杨绿峰混凝土保护层对钢筋腐蚀行为和腐蚀速率的影　基于混凝土中钢筋的腐蚀机理，讨论了水灰比、水泥种类及活　性掺和料、混凝土电阻率、保护层厚度、环境温度、相对湿度等因　（上接第６２页）　激励人，丰富思想政治工作载体。制作生日电子贺卡，给员工温馨　的祝福，以情暖人，把话说到员工的心坎上，把事情做到员工需要　的地方。　４结语　响卟工业建筑，２ｏ１４（７）．　理，需要大家进行深入细致的思考和大胆的探索尝试。　参考文献：　［１１４５ｒ￣．以科学发展观为指导创新党建工作的思考Ⅱ】ｌ中医药管理杂　志．２００８（０３）．　目前，很多企业在安全生产管理中都重细节、重基础、重过程　等，因此不难看出精细管理在很多企业都起到了非常显著的效果。　很多企业的生产环节达到规范的要求，推动企业安全生产的稳步发　展，在一定程度上管理成本也得到控制。但是为了真正达到精细管　（上接第６５页）　３．３提高财务人员素质　［２】丁彬．着力加强基层党建的新亮点Ⅱ】ｌ新长征，２００８（０３）．　［３】苏岩．铁路施工企业项目党建与思想工作的实践与创新卟新西部　（下半月），２００９（１１）．　［４】李永红域谈党建思想政治工作的精细化管理　湘潮（下半月Ｘ理　论），２ｏｏ８（ｏ８）．　４结论　在企业财务管理镇中，财务分析具有非常重要的作用，而财务　由于财务分析资料更加繁杂，财务分析手段与方法不断增多，　财务分析的技术日益完善，这对财务分析人员的素质要求也曰益增　强。因此，为了满足财务分析的需求，企业需要不断提高财务分析　人员的综合素质。首先，财务分析人员应当掌握扎实的专业财务知　识，能够对财务分析指标的计算结果做出准确分析；其次，财务分　析人员还应当具备公司所在行业的相关知识，以便根据行业具体情　况进行财务分析，增强分析效果；再次，还须加强财务分析人员的　思想道德，以保证财务分析结果的公平、公正；最后，还应当加强　财务人员对财务分析过程的监督，以确保结果的客观性。　（上接第６８页）　管理又是企业管理的重要内容，那么企业财务分析有助于企业经营　管理的改善。因此，改善企业财务分析质量，能够更好发挥其在财　务管理中的作用，为企业提供有效的信息。　参考文献：　［１］袁晓娟对财务分析在财务管理中作用的探讨吁商场现代化，２ｏ１３　（１Ｏ）．　［２】黄宝来．如何看财务分析在企业财务管理中的作用Ｅ１］．中国市场，　２ＯｌＯ（１Ｏ）．　在一系列的问题，只有加强对于这些问题的改进，才能不断加强工　程审计效果。　参考文献：　更加完善，审计工作的质量以及技术水平越来越高，这对于工程项　目的建设起着十分重要的作用。　４结束语　随着我国的经济不断迅速发展，越来越多的工程项目不断涌现。　工程项目的不断增多，相应的管理法规，管理政策的建设部完善，　这些都对于工程审计提出了更高的要求。工程审计在工程项目的建　设中占据了越来越重要的地位，工程审计可以有效地减少在工程建　设过程中存在的高成本支出，成本浪费以及贪污腐败的问题，工程　审计中的成本一般都是比较高昂的，过高的成本支出和浪费将损害　项目的经济效益。但是我国当前在工程审计中发展的不完善，还存　（上接第６９页）　（３）灵活设计建筑结构形式　［１］韩骏俐．浅析审计风险的形成与防范卟时代经贸（理论版），２ｏｏ７（１）　［２］徐征，李爽浅谈工程审计中存在的问题及对策叩．当代经理　人，２００６（２１）．　［３１４，￣英．工程审计中存在问题的分析与对策建议Ⅱ］．中国总会计　师，２０１０（０９）．　［４］陈蔚华．试论工程审计在反腐败工作中的作用ＩＪ］．华南农业大学学　报（社会科学版），２００５（４）　建筑工程的不同结构形式具有不同的特点，因此首先要确定建　筑工程的规模和类型，根据建筑工程的设计要求，灵活设计建筑结　构形式。通常情况，对于六层以下的低层建筑工程，可以采用混合　的建筑结构，在满足建筑工程结构设计要求和建筑工程质量的基础　上，减少钢筋混凝土的使用量，从而降低建筑工程造价。对于１Ｏ层　以上的物业或者民用高层建筑工程，可以在建筑结构中适当加入抗　震设计，设置抗震性能良好的框架结构，提高建筑工程的强度和刚　度，保障建筑工程质量。　４结束语　综上所述，建筑行业蓬勃发展，建筑行业内部的竞争也日益激　烈，建筑结构设计是建筑工程造价控制的关键，建筑企业必须严格　控制建筑结构设计的工程造价，才能获取更大的经济效益。因此，　要结合建筑工程的实际情况，进一步完善和改进建筑结构设计，降　低建筑工程造价，提高建筑企业的竞争力。　参考文献：　［１］张成．浅析建筑结构设计中的工程造价控制卟中国城市经　济，２０１１（２１）．　［２］朱冬兴如何在建筑结构设计阶段完成工程的造价控制们．科技资　讯．２０１２（１０）．　［３］冯锋．探讨建筑结构设计中的工程造价控制　中华民居（下旬　刊），２０１４（０１）．　２０１５．０１　ｌ　７７