氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展

氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展

氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展

杜荣归,刘

玉,林昌健

(厦门大学化学化工学院化学系　固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005)[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

[中图分类号]TG174.4　[文献标识码]A　[文章编号]1001-1560(2006)06-0045-06

0　前　言

,存在着电位较负的钢筋在混凝土高碱性环境中的钝态条件被破;坏,便被腐蚀。,;由于混凝土的多孔性,其构筑隙液的pH值,,物总是透气和透水的,即通常氧可以通过毛细孔道响钢筋的稳定性

[1～3]

。

达到钢筋表面作为氧化剂接受钢筋发生腐蚀产生因氯化物的侵蚀引起钢筋混凝土构筑物破坏的自由电子。因此,钢筋表面存在活化状态,则可而造成重大损失的现象非常严重

[1,3～5]

。北京西直

构成腐蚀电池,钢筋就会发生电化学腐蚀。但在正门立交桥于1979年建成投入使用,不到20a钢筋常情况下,钢筋在混凝土中不会发生腐蚀。这是因混凝土的腐蚀已十分严重,不得不进行改建

[4]

。

为钢筋表面在碱性混凝土孔隙液中生成钝化膜,发引起西直门立交桥过早破坏的原因是多方面的,但生阳极钝化阻止了钢筋的腐蚀

[1～3]

。因此,长期保

长期在冬季向立交桥撒含氯化物除冰盐引起钢筋持混凝土固有的高碱性是保护钢筋不受腐蚀、保证腐蚀使立交桥结构受到破坏是突出的因素。台湾钢筋混凝土构筑物耐久性的有效途径。但是,在氯四面环海,许多钢筋混凝土构筑物受破坏以及不断离子侵蚀严重的情况下钢筋的腐蚀还是时有发生。

发生的“海砂屋”事件,也是氯化物侵蚀所引起混凝土中钢筋的腐蚀是电化学腐蚀,但有其特的

[6]

目前,中国大陆也存在“海砂屋”现象

[7]

。

殊性

[1～3]

。。钢筋腐蚀的先决条件是表面去钝化。

氯离子的侵蚀引起钢筋局部腐蚀是最有害的,通常认为其基本反应是在阳极区铁失去电子变为对此,各国都给予了高度的重视。由于钢筋混凝土铁离子,导致铁的溶解。铁离子可进一步反应生成结构的复杂性和研究条件的差异,研究结果和结论氢氧化物和氧化物,在阴极区进行氧的还原反应。并不完全一致,许多问题还有待深入研究。本工作由于腐蚀产生的多种形式的氢氧化物和氧化物的主要对国内外氯离子与钢筋腐蚀关系的研究进展体积比铁原来的体积大好几倍,因此,可造成混凝和防止氯化物侵蚀的措施进行评述。

土结构的膨胀开裂,进一步促进钢筋的腐蚀。

氯离子是极强的去钝化剂,关于氯离子的去钝1　钢筋腐蚀与氯离子去钝化机理

化机理认识还不一致

[1～3,8,9]

,有人认为是氯离子易

渗入钝化膜钢筋混凝土是多相、不均质的特殊复杂体系,也有人认为是Cl-优先于氧和OH-

被,

钢吸附。一般认为,在不均质的混凝土中氯离子能　　[收稿日期]　20060224

够破坏钢筋表面钝化膜,使钢筋发生局部腐蚀。在[基金项目]　国家自然科学基金资助项目

阳极区铁发生腐蚀生成铁离子,当钢筋/混凝土界(20473066)

面环境存在氯离子时,在腐蚀电池产生的电场作用

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氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展

氯离子对钢筋腐蚀机理的影响及其研究进展

2+

-

下,氯离子不断向阳极区迁移、富集。Fe和Cl

-

拌合物及其拌合方式对混凝土结合氯化物的能力都有影响,并影响到钢筋的稳定性

[16]

生成可溶于水的FeCl2,然后向阳极区外扩散,与本体溶液或阴极区的OH生成俗称“褐锈”的Fe(OH)2,遇孔隙液中的水和氧很快又转化成其他形式的锈。FeCl2生成Fe(OH)2后,同时放出Cl,新的Cl又向阳极区迁移,带出更多的Fe。Cl

--2+

--

。

2　钢筋腐蚀的氯化物浓度临界值

通常,钢筋腐蚀的可能性随混凝土中氯化物含量的增加而增大,但不是混凝土含有氯化物钢筋就会发生腐蚀。在一定的钢筋混凝土体系中,只有当氯离子浓度达到临界值,且具备其他必要条件(水和氧)时,钢筋表面才会去钝化而发生腐蚀

[3]

不构成腐蚀产物,在腐蚀中也未被消耗,如此反复对腐蚀起催化作用。可见Cl对钢筋的腐蚀起着阳极去极化作用,加速钢筋的阳极反应,促进钢筋局部腐蚀,这是氯离子侵蚀钢筋的特点。此外,氯化物对混凝土也有侵蚀作用

汪鹰等

[10]

[3]

。由

于钢筋混凝土体系复杂、腐蚀的影响因素较多,且氯化物临界值的测试方法不统一,因此,氯化物浓度的临界值仍无统一定论

[17～22]

-

。

采用X射线光电子能谱(XPS)等方

。

-

法,考察在含与不含氯离子的模拟混凝土孔隙液中钢筋表面钝化膜的变化时发现,在含氯离子的溶液中,钝化膜中有氯元素,膜内层有FeCl2,氯离子对钝化膜的破坏机理可 …… 此处隐藏：16658字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……