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钢筋混凝土锈蚀机理研究作者：郝志超来源：《城市建设理论研究》2013年第05期摘要：钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构性能退化的主要因素之一，由此引发的事故更是使人们付出了惨痛的代价。
因此，钢筋锈蚀研究机理，具有十分重要意义。
关键词：钢筋混凝土；锈蚀中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：1 引言钢筋混凝土结构在长期的服役过程中，随着时间的推移钢筋会发生锈蚀，这是一种常见的自然现象。
造成钢筋锈蚀的环境因素比较多，主要有自然环境，如潮湿的空气、含侵蚀性介质的地下水、海洋环境等，以及工业生产中的酸、碱、盐腐蚀等。
混凝土中钢筋锈蚀机理的研究是认识混凝土锈胀破坏规律的前提，是建立钢筋锈蚀模型的依据。
国内外对钢筋锈蚀微观机理的研究已取得了一些成果，但还没有达成完全共识。
本文在前人研究成果的基础上对锈蚀机理作进一步深入分析，以期达到再认识的目的。
2 钢筋混凝土锈蚀机理研究混凝土孔隙中是的Ca(OH)2溶液，pH值在12.5左右[1]，由于混凝土中还含有少量Na2O、K2O等盐分，实际pH值可超过13。
在这样高碱性环境中，钢筋表面被氧化，形成一层致密的水化氧化膜，使钢筋处于钝化状态。
即使在有水分和氧气的条件下钢筋也不会发生锈蚀，故称“钝化膜”。
在无杂散电流的环境中，一般来说两个因素可以导致钢筋钝化膜破坏：一、混凝土中性化（主要形式是碳化）使钢筋位置的pH值降低；二、有足够浓度的游离扩散到钢筋表面。
2.1 碳化引起的钢筋锈蚀混凝土碳化是指周围环境中的CO2渗入混凝土表面，与混凝土中的碱性物质发生反应从而使pH值降低的过程。
当pH值下降到11.5左右时，钝化膜不再稳定，当pH值降至9～10时，钝化膜对钢筋的保护作用完全破坏，混凝土中钢筋表面的钝化膜遭到破坏并同时满足下面二个条件时，钢筋就会开始发生锈蚀。
一、钢筋表面存在电位差，不同电位之间形成阳极——阴极；二、阳极的钢筋发生阳极应：在有水分和氧气的条件下，阴极的钢筋发生阴极反应：在阳极附近，Fe2+与OH—形成难溶的Fe(OH)2，并在富氧条件下进一步氧化为Fe(OH)3，即可以看出，钢筋混凝土锈蚀产物取决于供氧状况。
混凝土钢筋锈蚀机理混凝土钢筋是混凝土结构中的主要骨架材料，而钢筋锈蚀则是混凝土结构寿命的主要问题之一。
混凝土钢筋的锈蚀机理主要包括外因和内因两个方面。
外因是指环境因素对钢筋的腐蚀作用，主要包括氧气、水和二氧化碳等气体的作用。
钢筋在混凝土结构内部时，由于混凝土的碱性，会形成一层钢筋表面的氧化物保护膜，从而起到一定的防腐作用。
然而，当混凝土结构被暴露在湿润、高温、酸性或含盐等恶劣环境中时，会破坏这个保护膜，从而导致钢筋的锈蚀加速。
内因是指混凝土本身对钢筋的腐蚀作用。
混凝土是一种多孔材料，其中含有大量的水分和气孔。
当水分进入混凝土内部时，会与水泥反应形成钙化物，从而增强混凝土的硬度和密度，同时也会形成一定的碱性环境。
然而，当混凝土中含有过多的水分时，会导致钢筋周围的碱性环境被稀释，从而破坏钢筋表面的氧化物保护膜，导致钢筋的锈蚀加速。
除了外因和内因之外，还有一些其他的因素也会影响混凝土钢筋的锈蚀。
其中最重要的是混凝土的抗渗性和抗碳化性能。
混凝土的抗渗性能主要影响钢筋周围的水分含量和氧气浓度，从而影响钢筋的锈蚀速率。
而混凝土的抗碳化性能则主要影响混凝土内部的碱性环境，从而影响钢筋表面的氧化物保护膜的形成和稳定性。
为了延长混凝土结构的使用寿命，需要对混凝土钢筋的锈蚀机理进行深入的研究，并采取相应的保护措施。
目前常用的保护措施包括防水、防潮、防腐等方面的措施。
在具体实施时，需要根据不同的环境和情况，采取不同的措施，以达到最佳的保护效果。
总之，混凝土钢筋的锈蚀机理是一个复杂的过程，涉及到多个因素的综合作用。
只有深入研究这些因素，并采取相应的措施，才能保障混凝土结构的使用寿命和安全性。
混凝土中钢筋锈蚀的机理与特征研究一、引言混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的材料，其性能影响着建筑物的安全性和寿命。
然而，随着时间的推移，混凝土中的钢筋会发生锈蚀，从而影响混凝土的整体性能。
因此，研究混凝土中钢筋锈蚀的机理和特征，对于提高混凝土的抗锈蚀性和延长混凝土的使用寿命具有重要意义。
二、钢筋锈蚀的机理钢筋锈蚀是由于混凝土中的水分和氧气与钢筋表面的保护层发生反应，导致保护层破坏，从而进一步使钢筋暴露在空气中，加速了钢筋的锈蚀。
具体来讲，钢筋锈蚀的机理包括以下几个方面：1.钢筋表面的氧化反应钢筋表面的氧化反应是钢筋锈蚀的第一步。
在混凝土中，钢筋表面的保护层通常是由氧化铁、碳酸盐等物质组成的，它们可以保护钢筋不被氧化。
但是，当混凝土中的水分和氧气渗透到保护层中时，会导致保护层的破坏，从而使钢筋表面暴露在空气中，加速了钢筋的氧化反应。
2.钢筋表面的电化学反应钢筋表面的电化学反应也是钢筋锈蚀的重要机理之一。
在混凝土中，钢筋表面的保护层常常会形成一个电化学系统，包括阳极、阴极和电解质等。
当钢筋表面的保护层受到破坏时，钢筋表面会成为阴极，而混凝土中的氧气和水分则会形成阳极，从而引发钢筋表面的电化学反应，促进了钢筋的锈蚀。
3.钢筋表面的化学反应钢筋表面的化学反应也是钢筋锈蚀的重要机理之一。
在混凝土中，钢筋表面的保护层常常会与其他物质发生化学反应，从而影响钢筋的长期稳定性。
例如，当混凝土中存在硫酸盐离子时，会与钢筋表面的保护层发生反应，从而破坏钢筋表面的保护层，加速了钢筋的锈蚀。
三、钢筋锈蚀的特征钢筋锈蚀的特征主要包括以下几个方面：1.钢筋表面的颜色变化钢筋表面颜色的变化是钢筋锈蚀的明显特征之一。
在钢筋开始锈蚀时，钢筋表面会出现淡黄色或淡红色的斑点；随着时间的推移，这些斑点会逐渐扩散，形成红色、棕色或黑色的斑块。
2.钢筋表面的形态变化钢筋表面的形态变化是钢筋锈蚀的另一个特征。
在钢筋开始锈蚀时，钢筋表面会出现微小的凹陷和起伏，随着时间的推移，这些凹陷和起伏会逐渐加深，形成明显的腐蚀孔。
锈蚀钢筋混凝土梁受力性能的研究现状前言钢筋混凝土结构具有：易于浇筑成型、刚度大、工程造价低、后期维护费用少，使之成为土木工程中的一种主要的结构形式，在土木工程中得到了广泛的应用与研究[ ]。
但是长期以来“重强度轻耐久”的设计思想一直在结构设计中占据着主导地位，从而使得耐久性问题越来越突出。
作为一个综合性的问题，耐久性主要包括钢筋锈蚀、化学侵蚀、冻融损伤、碱-骨料反应等多个方面，相关研究结果表明，钢筋锈蚀被列为影响混凝土耐久性的首要因素。
锈蚀钢筋结构构件主要存在承载力降低、结构刚度的退化，从而引起混凝土结构的过早破坏，而对锈蚀钢筋混凝土结构进行维修、加固改造前必须进行有效的检测和评估。
所以，在对钢筋锈蚀的大量研究领域中，采用何种检测方法能快速、有效地获得锈蚀钢筋混凝土梁的受力性能、抗弯承载力、刚度退化、疲劳性能等指标的研究是目前急切关注的话题。
1 混凝土中钢筋锈蚀机理混凝土中钢筋锈蚀微观机理的研究是认识混凝土保护层锈胀开裂的前提，是人为通过试验获得锈蚀构件的前提，也是研究混凝土损伤评估方法的基础。
钢筋的锈蚀过程可以看成是一个电化学反应过程。
根据供氧情况不同，最终产物也不同。
钢筋表面形成的结构疏松的氧化产物层便是这些产物混合在一起堆积在阳极区的钢筋表面的结果。
研究表明，所有的铁原子氧化产物的体积与原体积相比，都有不同程度的增加，如图1.1所示[2]：2 锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究现状由于钢筋的锈蚀产物相比原体积而言占据着更大的体积，从而对包围在钢筋周围的混凝土产生径向膨胀力，当径向膨胀力超过混凝土的抗拉强度时，便会引起混凝土开裂。
从而导致混凝土对钢筋的约束作用的减弱，加剧钢筋与混凝土之间的粘结性能的退化，最终降低钢筋混凝土构件或结构的承载力和使用性能[3]。
从现有的研究成果来看，认为导致锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能退化的主要原因是钢筋锈蚀引起的钢筋力学性能退化及钢筋与混凝土之间粘结性能的退化。
试验[4][5][6]研究表明，对于均匀锈蚀的钢筋混凝土梁，当钢筋锈蚀率较小时，可以认为梁的抗弯性能受影响比较小；随着锈蚀率的增大，钢筋与混凝土之间的粘结强度出现大幅度降低，导致在钢筋和混凝土之間不能有效地传递力，这样钢筋的强度得不到充分发挥，梁的受弯性能便受到影响。
简析钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理1概述桥梁是跨越障碍物，连接空间隔离两地的一种结构物。
钢筋混凝土和预应力混凝土结构以其结构安全可靠，坚实耐用而广泛用于桥梁建设中。
特别是近年来，城市运输对立体交通的迫切需求、大跨度跨海桥梁的论证建设，使得钢混桥梁的应用越来越广泛。
但是，随着时间的推移，桥梁混凝土保护层逐步碳化，自然界中的水、空气、氯离子等有害物质沿着混凝土孔隙进入到钢筋表面，发生一系列的物化反应，使得钢筋锈蚀.锈蚀产物的体积远大于被腐蚀掉的金属的体积，因而会向四周膨胀。
而钢筋周围的混凝土限制它的膨胀使交界面上产生较大的钢筋锈胀力.随着钢筋锈蚀深度的增加，钢筋锈胀力将导致混凝土保护层受拉而开裂，而混凝土保护层一旦开裂，使钢筋直接暴露于外界环境中，水、二氧化碳等更易于侵入钢筋，钢筋锈蚀速度加快。
锈蚀的钢筋将无法承受设计荷载，使整个桥梁的承载力大大降低，而耐久性和安全性也大打折扣。
2钢筋锈蚀机理钢筋混凝土桥梁中钢筋的锈蚀过程主要是电化学腐蚀过程。
一般可分为初始期和扩散期。
初始期的主要影响因素是混凝土碳化和氯离子侵蚀。
扩散期主要影响因素为混凝土相对湿度、氧气扩散、温度等。
2.1碳化引起钢筋锈蚀混凝土中含有原水泥质量15%～30%的Ca（OH）2，加之水泥中的微量KOH 和NaOH，使得混凝土空隙中的水分通常以饱和的Ca（OH）2的溶液形式存在。
高碱性条件使得混凝土表面形成一层致密的钝化物保护膜，保护钢筋免受侵蚀。
通常情况下，碳化对混凝土本身负面影响较小，但其对钢筋的影响，一方面降低了混凝土孔溶液的PH，其机理为CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O，使钢筋表面的钝化膜遭到破坏，钢筋开始锈蚀；另一方面使结合氯离子游离转化为自由氯离子，加速钢筋的锈蚀进程。
钢筋的电化学腐蚀反应式如下：2.2氯离子引起钢筋锈蚀混凝土中氯离子来源有2个，一为配置混凝土时由原材料带入的氯离子，如冬季施工时，为提高混凝土抗冻性而掺入氯盐等；二为外界环境中的氯离子通过混凝土孔隙渗入钢筋表面，如跨海大桥，盐碱地处桥梁，冬季防止桥面冻害喷洒盐水等。
混凝土中钢筋锈蚀机理研究的显微组织分析方法一、前言混凝土中的钢筋锈蚀是混凝土结构长期使用过程中的常见问题，也是工程质量和结构安全的重要因素之一。
混凝土中钢筋锈蚀的机理研究一直是材料科学领域的热点问题之一。
本文将从显微组织分析的角度出发，介绍混凝土中钢筋锈蚀机理的研究方法和技术，以期为混凝土结构的维护和保养提供一定的参考。
二、混凝土中钢筋锈蚀的机理混凝土中的钢筋经过一段时间的使用，会因为环境因素的影响而出现锈蚀现象。
混凝土中的钢筋锈蚀是由于混凝土中的水分和氧气与钢筋表面的铁离子结合形成了铁锈层，这层铁锈层会破坏钢筋表面的保护层，进而导致钢筋的腐蚀。
混凝土中钢筋锈蚀的机理可以分为以下几个方面：1.化学反应：混凝土中的水分和氧气、二氧化碳等气体进入钢筋表面的缝隙中，与钢筋表面的铁离子发生化学反应，形成了一层铁锈层。
2.物理反应：钢筋表面的铁锈层会不断地膨胀和收缩，从而使得钢筋表面的保护层破坏，进而导致钢筋的腐蚀。
3.电化学反应：混凝土中的钢筋和水分形成了电化学反应的体系，这个体系中的阳极和阴极会不断地变化，从而导致了钢筋的腐蚀。
4.微生物反应：混凝土中的微生物会分解有机物，从而产生出一些酸性物质，这些酸性物质会破坏混凝土中的保护层，进而导致钢筋的腐蚀。
三、混凝土中钢筋锈蚀的显微组织分析方法混凝土中钢筋锈蚀的显微组织分析方法是用来研究混凝土中钢筋锈蚀的原因和机理的一种方法。
这种方法主要是通过显微镜观察混凝土中的钢筋表面和断面的微观结构，从而分析钢筋锈蚀的原因和机理。
1.扫描电子显微镜（SEM）：扫描电子显微镜是一种常用的显微组织分析方法，它可以观察混凝土中钢筋表面的微观结构，并且可以通过显微镜的放大功能来观察钢筋表面的细微结构。
2.透射电子显微镜（TEM）：透射电子显微镜是一种高分辨率的显微组织分析方法，它可以观察混凝土中钢筋断面的微观结构，并且可以通过显微镜的放大功能来观察钢筋断面的细微结构。
3.光学显微镜（OM）：光学显微镜是一种常用的显微组织分析方法，它可以观察混凝土中钢筋表面和断面的微观结构，并且可以通过显微镜的放大功能来观察钢筋表面和断面的细微结构。
