钢筋锈蚀对混凝土构件耐久性影响分析
- 格式:doc
- 大小:24.50 KB
- 文档页数:6
混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护摘要:钢筋混凝土结构从出现到21世纪,经历了比较久的发展时期,并且依旧占据着建筑结构中最重要的一部分。
然而,近年来的工程实际情况表明,在役钢筋混凝土结构因为耐久性问题而引起破坏的现象越来越严重,因此,有必要对钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响做研究。
尤其是混凝土中影响钢筋锈蚀的因素和针对这些因素所采取的措施。
关键词:混凝土结构;耐久性;钢筋锈蚀;预防措施Factors Influencing The Corrosion ofSteel In Concrete And Its ProtectionAbstract:From being create to twenty-first century,Reinforced concrete structure experienced a period of development for a long time, and still plays the most important part of the building structure. However, the actual situation of the project shows that in recent years, the damage caused by durability problems in existing reinforced concrete structure is more and more serious, which is leaded by the orrosion of steel bar give a large part. Therefore, it is necessary to do research on the influence of reinforcement corrosion on the durability of concrete structures. Especially the influence factors of steel corrosion in concrete and the measures taken in response to these factors.Keywords:reinforced concrete structure;durability;corrosion;prevention measures0 引言最开始人们认为,钢筋混凝土结构很好地结合了钢筋与混凝土材料的优点,可模性好、可塑性强、整体性好、耐久性好、后期维护费用较低以及易于就地取材等诸多优点使得当今世界上的建筑大多选择采用钢筋混凝土结构。
混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施混凝土耐久性是指混凝土构件在长期使用条件下抵抗各种破坏因素作用而保持其原有性能的性质。
近年来,随着混凝土技术的发展,高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视,混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。
标签:混凝土耐久性;主要因素;提高措施1.影响混凝土耐久性的主要因素1.1混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。
如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。
在钢筋混凝土中、由于水分与空气的渗透、会引起钢筋的锈蚀。
钢筋的锈蚀导致其体积增大、造成钢筋周围的混凝土保护层的开裂与剥落、使钢筋混凝土结构失去其耐久性。
渗透性对混凝土的抗冻性也有重要的影响。
因为渗透性决定了混凝土可能为水饱和的程度。
渗透性高的混凝土、其内部孔隙为水分充满、在水的冰冻压力作用下、混凝土内部结构更易于产生损伤与破坏。
因此可以说、混凝土的抗渗性是其耐久性的第一道防线。
混凝土与其微观结构的劣化和侵蚀性介质的传输有关、混凝土的渗透性取决于其自身的微结构和饱和水程度、是决定混凝土性能劣化的关键因素。
因此可能通过检测混凝土的渗透性来评估其耐久性。
1.2混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。
从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。
这些因素包括:水分迁移路径的距离、混凝土的孔结构、混凝土的饱和度、混凝土的抗拉强度以及冷却速度等。
提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施;(1)引气:这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。
一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。
而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。
(2)控制水灰比:水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。
一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。
钢筋混凝土构件的耐久性分析一、前言随着建筑结构工程的不断发展,钢筋混凝土构件作为建筑结构中最为重要的一部分,其耐久性成为了工程师们所关注的焦点。
本文旨在通过对钢筋混凝土构件耐久性的分析,为工程师们提供一些参考资料,帮助他们更好地设计、建造和维护钢筋混凝土构件。
二、钢筋混凝土构件的耐久性钢筋混凝土构件在使用过程中,其耐久性是一个十分重要的指标,因为过早的失效可能会对建筑结构安全带来巨大的威胁。
钢筋混凝土构件的耐久性可以从以下几个方面进行分析。
1. 水泥的性质钢筋混凝土中的水泥是起到粘结作用的重要材料,其水化反应是建筑材料中最为复杂的反应之一。
水泥的成分、质量和加工工艺等因素都对其性质有着重要的影响,这将直接影响到钢筋混凝土结构在使用过程中的耐久性。
2. 钢筋的腐蚀钢筋在钢筋混凝土构件中起到了加强钢筋混凝土的作用,但因为其自身的材料特性,具有易腐蚀性。
当钢筋表面的被腐蚀物质产生后,钢筋表面的保护层就很容易被破坏,这将导致钢筋丧失了防腐蚀的功能。
随着时间的推移,钢筋表面的腐蚀越来越严重,其强度也逐渐下降,从而使钢筋混凝土构件的耐久性得到了影响。
3. 冻融循环当钢筋混凝土构件遭遇到高温干燥、低温冻结等环境的逆境时,水分的体积性膨胀与收缩会直接影响到其耐久性。
在钢筋混凝土材料中,水的体积变化会导致混凝土表面开裂、破碎等现象,这将导致钢筋混凝土工件的强度和耐久性大大降低。
4. 剪切和冲击钢筋混凝土构件在使用过程中,往往会受到剪力及冲击力的作用,这将对钢筋混凝土构件的力学特性和耐久性造成不同程度上的影响。
比如,在剪切作用的下,钢筋混凝土工件会产生一些不可逆的塑性变形,这将导致其强度和可靠性逐渐下降,从而影响其耐久性。
三、提高钢筋混凝土构件的耐久性当我们认识了钢筋混凝土结构中耐久性所涉及的不同方面的因素时,我们便可以像工程师那样,从各个方面提高钢筋混凝土构件的耐久性。
1. 选用高质量的材料钢筋混凝土结构中,选用高质量的材料是保证其强度和耐久性的关键,因为材料的性质直接决定了钢筋混凝土结构的最终性能。
混凝土结构耐久性设计中应该考虑哪些因素混凝土结构在现代建筑中占据着重要地位,然而,要确保其在长期使用过程中保持良好的性能和安全性,耐久性设计至关重要。
在进行混凝土结构耐久性设计时,需要综合考虑多个因素,下面我们来详细探讨一下。
首先,环境因素是影响混凝土结构耐久性的关键之一。
不同的环境条件对混凝土的侵蚀作用差异显著。
例如,在沿海地区,混凝土结构会长期受到氯离子的侵蚀,这可能导致钢筋锈蚀,从而降低结构的承载能力。
在寒冷地区,冻融循环是常见的问题,反复的冻结和融化会使混凝土产生裂缝和剥落。
此外,酸雨、化学腐蚀等环境因素也会对混凝土结构造成损害。
因此,在设计时,必须充分了解建筑物所处的具体环境条件,有针对性地采取防护措施。
材料的选择和质量控制对于混凝土结构的耐久性有着直接的影响。
水泥的品种和性能会影响混凝土的强度发展和抗渗性。
优质的水泥能够提供更好的耐久性。
骨料的质量也不容忽视,其中含有的有害物质如碱骨料反应成分可能导致混凝土内部膨胀开裂。
此外,外加剂的使用可以改善混凝土的性能,但要注意其相容性和合理用量。
在配合比设计方面,要确保水灰比适当,以保证混凝土的密实度和抗渗性。
钢筋的防护也是耐久性设计的重要环节。
钢筋的锈蚀是导致混凝土结构耐久性下降的主要原因之一。
为了防止钢筋锈蚀,一方面要保证混凝土具有足够的厚度来覆盖钢筋,另一方面可以采用防锈钢筋或者对钢筋进行表面处理,如镀锌、涂环氧树脂等。
同时,在设计中要合理布置钢筋,避免钢筋过于密集,以减少混凝土振捣不密实的可能性。
混凝土结构的裂缝控制对于耐久性至关重要。
裂缝的出现会为侵蚀性介质提供进入混凝土内部的通道。
在设计时,要通过合理的结构布置和计算,控制混凝土构件在正常使用条件下的裂缝宽度。
同时,施工过程中的养护措施也对减少裂缝的产生起着重要作用。
施工质量是保证混凝土结构耐久性的重要环节。
施工过程中的振捣是否密实直接影响混凝土的强度和抗渗性。
模板的安装质量、脱模时间的控制等都会对混凝土表面质量和耐久性产生影响。
混凝土构件的防腐措施一、前言混凝土是建筑结构中常用的材料,但它也有其缺陷,比如易受化学和物理因素的影响,导致腐蚀和损坏。
因此,混凝土的防腐措施至关重要。
本文将详细介绍混凝土构件的防腐措施。
二、混凝土构件的腐蚀形式混凝土构件的腐蚀形式主要包括以下几种:1. 钢筋锈蚀:混凝土中的钢筋受环境因素的影响,如氧气、水分和二氧化碳等,会发生锈蚀,从而导致混凝土的剥落和损坏。
2. 碳化:混凝土中的碱性水泥石与二氧化碳发生反应,形成碳酸钙,使混凝土的pH值下降,从而影响混凝土的强度和耐久性。
3. 氯盐腐蚀:混凝土中的氯离子会侵蚀钢筋,导致钢筋锈蚀,从而引起混凝土的剥落和损坏。
4. 冻融损伤:混凝土中的水分在低温环境下结冰膨胀,从而导致混凝土的损坏。
三、混凝土构件的防腐措施1. 使用高性能混凝土高性能混凝土具有较高的强度和耐久性,能够有效防止混凝土的腐蚀和损坏。
常用的高性能混凝土包括高性能水泥混凝土、高性能粉煤灰混凝土和高性能硅灰石混凝土等。
2. 表面涂层表面涂层是一种常用的混凝土防腐措施,可以保护混凝土的表面免受化学和物理因素的影响。
常用的表面涂层包括环氧涂料、聚氨酯涂料和丙烯酸酯涂料等。
涂层的厚度和质量应根据具体情况进行选择。
3. 防水处理防水处理可以防止混凝土中的水分侵入,从而减少混凝土的腐蚀和损坏。
常用的防水材料包括聚氨酯防水涂料、高分子防水卷材和水泥基防水涂料等。
4. 防腐涂层防腐涂层可以保护钢筋免受腐蚀,从而延长混凝土的使用寿命。
常用的防腐涂层包括环氧涂料、聚氨酯涂料和酚醛涂料等。
5. 加固处理加固处理可以提高混凝土的强度和耐久性,从而减少混凝土的腐蚀和损坏。
常用的加固材料包括碳纤维布、玻璃钢和钢板等。
6. 添加防腐剂添加防腐剂可以防止混凝土中的钢筋锈蚀和氯盐腐蚀,从而延长混凝土的使用寿命。
常用的防腐剂包括氯化钙、硝酸钙和硝酸钾等。
四、结论综上所述,混凝土构件的防腐措施包括使用高性能混凝土、表面涂层、防水处理、防腐涂层、加固处理和添加防腐剂等。
对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性研究发布时间:2022-10-11T01:29:35.210Z 来源:《建筑实践》2022年10期5月(下)作者:吴晴志[导读] 建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标吴晴志身份证号:43250219810926**** 广西壮族自治区林业勘测设计院摘要:建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标,而钢筋部分的锈蚀是混凝土构件耐久性指标的一项关键影响因素。
如果钢筋混凝土的耐久性发生减弱,失去了对钢筋部分的支撑和保护的效果,水泥混凝土出现中性化或者是发生裂开等问题,没有了碱性性质的混凝土对于钢筋部分的保护,其钝化膜就会出现剥离并出现锈蚀。
文章主要讨论了钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响,通过文献调研及个人在工作过程中的总结,分析了钢筋的锈蚀机理,影响钢筋锈蚀的因素,及预防钢筋锈蚀以及提升混凝土结构耐久程度的方案。
关键词:钢筋;水泥;混凝土;耐久程度;钢筋锈蚀 1研究背景建筑构件的功能和特性主要包括其安全特性、通用特性以及结构的耐久程度等三个主要层面。
这当中耐久程度有关的要求是指在正常维护条件下结构不发生严重的风化、腐蚀、脱落、碳化,钢筋不发生锈蚀等。
各种因素对混凝土耐久性的影响程度是不同的。
影响混凝土耐久性的因素按如下因素进行了排列:钢筋锈蚀、冻融破坏和可能出现侵蚀的外部环境带来化学以及物理方面的效应。
钢筋部位出现锈蚀属于钢筋水泥混凝土结构的耐久程度受到削弱以及破坏的最重要的原因之一。
2钢筋部分发生锈蚀现象的原理2.1锈蚀现象发生的原理我们分析金属材料发生腐蚀现象的各种原理,发现可以将其划分为化学方面的腐蚀以及电化学方面的腐蚀现象两大种类。
一般状态之下,电化学方面的腐蚀现象要比化学方面的腐蚀现象发展的速度快得多,同时发生的场合也更加普遍,对于建筑结构造成的危害也就更大。
水泥混凝土的构件中钢筋部位发生腐蚀现象通常是金属铁和电解质间发生了相互作用,是一种电化学方面的腐蚀现象。
北方滨海地区影响混凝土耐久性的因素及其保障措施摘要:由于北方滨海地区特殊的地理环境,近年来,混凝土耐久性问题越来越受到人们的关注。
本文对混凝土构件受腐蚀后耐久性的性能进行了分析,对钢筋混凝土的腐蚀因素进行了总结分析,同时提出了混凝土耐久性的保障措施。
关键词:北方滨海地区;混凝土;耐久性;保障措施中图分类号:tu37 文献标识码:a 文章编号:0 引言混凝土作为一种建筑材料,广泛应用于沿海地区的一些特殊结构中,如海港码头、海湾桥梁等,这些桥梁结构所处的环境中存在大量氯离子,对钢筋有腐蚀作用。
因此与这些桥梁结构耐久性直接相关的钢筋混凝土的腐蚀及腐蚀控制的研究越来越引起人们的注意。
同时,海上作业与水下基础,受自然条件的制约,一旦受到腐蚀破坏其修复极为困难,成本也是十分昂贵的。
因此,滨海混凝土工程耐久性的重要意义要比陆上建筑更重要。
1 滨海地区钢筋混凝土结构耐久性的性能分析钢筋混凝土结构受到腐蚀后,其抗弯性能、抗剪性能都会受到影响,同时,混凝土与钢筋的粘结性能也会降低。
(1)钢筋受腐蚀后混凝土抗弯性能下降原因分析抗弯强度下降主要有以下原因:钢筋腐蚀引起钢筋截面积减小,钢筋名义屈服强度减小,钢筋和混凝土间的粘结力下降。
这使破坏区段内混凝土和钢筋的平均应变大于正常构件,应力应变不能充分地进行重分布,导致钢筋与混凝土协同工作系数降低。
(2)钢筋受腐蚀后混凝土抗剪性能下降原因分析钢筋混凝土构件中箍筋一般首先腐蚀,其腐蚀程度往往比纵筋严重,特别是箍筋与纵筋交接处,其锈蚀程度最为严重。
箍筋的锈蚀直接降低了钢筋混凝土构件的抗剪性能,而抗剪性能的降低使得钢筋混凝土结构的脆性增加,结构的破坏也将变得更加的无预兆性。
另外锈蚀箍筋对混凝土的约束力降低也对构件的承载力有间接影响。
(3)钢筋受腐蚀后钢筋和混凝土粘结性能下降原因分析粘结性能的退化是钢筋混凝土构件性能退化的主要原因之一。
粘结性能退化的原因主要有:1)钢筋腐蚀后生成的氧化产物在钢筋与混凝土之间形成一层疏松隔离层,明显地改变了钢筋与混凝土的接触表面,降低了钢筋与混凝土之间的粘接作用。
锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能1 引言自钢筋混凝土发明以来,由于其良好的性能故而在土木工程领域得到了广泛的应用。
但由于钢筋混凝土耐久性不足导致了很多严重的问题,这些问题日益引起人们的重视。
影响钢筋混凝土耐久性最主要的因素便是钢筋的锈蚀。
此外,它还对钢筋混凝土的粘结性能有着很大的影响。
本文在查阅大量前人研究成果的基础上,对锈蚀变形钢筋与混凝土的粘结性能的影响进行了总结和回报,加强对锈蚀钢筋与混凝土的认识。
2 从化学角度来阐述钢筋锈蚀机理由于钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀过程从本质上说是一个化学反应,更准确的说是电化学反应,所以从化学的角度阐述钢筋锈蚀的机理。
钢筋混凝土结构中使用的钢材主要成分是铁(Fe),还有如C、S、Ti、Si、Mn 等元素。
自然界中,高纯度的单质铁极易发生锈蚀。
新鲜的钢筋混凝土结构中,钢筋不易发生锈蚀。
原因是混凝土孔隙水溶液含有Ca(OH)2,呈高碱性(pH可达14左右),使得在钢筋表面形成一层致密的钝化膜以Fe3O4为主、并含有Si-O键的黑色氧化膜,即钝化膜(Passive Film)。
它能有效防止钢筋的锈蚀。
但当pH<11.5时,即混凝土空隙水溶液碱性降低时,钝化膜开始变不稳定。
当pH<9.88时,钝化膜生成困难或者已生成的逐渐破坏,从而导致钢筋的锈蚀。
造成混凝土孔隙水溶液pH值降低的原因有三种:一是混凝土的中性化,主要是碳化;二是Cl-的渗透,Cl-对混凝土结构具有很强腐蚀性。
目前,常用含有Cl-的早强剂、除冰剂,还有富含大量氯离子的海砂的不当使用;三是杂散电流的影响。
钢筋锈蚀的反应式如下式所示:阳极反应:Fe - 2e → Fe2+阴极反应:O2+ 2H2O+ 4e→ 4OH-阳极继续发生二次化学反应,反应式如下式所示:Fe2++ 2OH-→ Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O → 4Fe(OH)3↓在氧气和水的存在的情况下,钢筋表面的铁原子变成离子溶于水中,从而在钢筋表面形成红色铁锈,严重时铁锈将引起混凝土开裂。
钢筋锈蚀的危害一、概述在建筑工程中,钢筋混凝土因具有成本低廉、坚固耐用且材料来源广泛等优点而被土木工程的各个领域普遍采用。
钢筋混凝土既保持了混凝土抗压强度高的特性、又保持了钢筋很好的抗拉强度,同时钢筋与混凝土之间有着很好的黏结力和相近的热膨胀系数,混凝土又能对钢筋起到很好的保护作用,从而使混凝土结构物更好的工作,提高了混凝土的耐久性。
所以钢筋混凝土已成为现代建筑中材料的重要组成部分。
随着钢筋混凝土的广泛应用,它的优越性得到了进一步的体现。
但在使用过程中,混凝土中的钢筋锈蚀问题却不断出现。
钢筋锈蚀后,导致混凝土结构性能的裂化和破坏,主要有如下表现。
①钢筋锈蚀,导致截面积减少,从而使钢筋的力学性能下降。
大量的试验研究表明,对于截面积损失率达5%~10%的钢筋,其屈服强度和抗拉强度及延伸率均开始下降,对于截面积损失率大于10%,但小于60%的严重腐蚀,钢筋各项力学性能指标严重下降。
如:钢筋截面积损失率达1.2%、2.4%和5%时,钢筋混凝土板的承载能力分别下降8%、17%、和25%,钢筋截面积损失率达60%时,构件承载能力降低到与未配筋构件相近。
②钢筋腐蚀导致钢筋与混凝土之间的结合强度下降,从而不能把钢筋所受的拉伸强度有效传递给混凝土。
③钢筋锈蚀生成腐蚀产物,其体积是基体体积的2~4倍,腐蚀产物在混凝土和钢筋之间积聚,对混凝土的挤压力逐渐增大,混凝土保护层在这种挤压力的作用下拉应力逐渐加大,直到开裂、起鼓、剥落。
混凝土保护层破坏后,使钢筋与混凝土界面结合强度迅速下降,甚至完全丧失,不但影响结构物的正常使用,甚至使建筑物遭到完全破坏,给国家经济造成重大损失。
正如Mchta教授在2001年以《21世纪建筑结构的耐久性》为题,发表的如下主要观点,“钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要机理”。
钢筋锈蚀已成为导致钢筋混凝土建筑物耐久性不足,过早破坏的主要原因,是世界普遍关注的一大灾害。
因此对混凝土中钢筋的锈蚀问题必须引起重视,并采取相应措施防止或减轻钢筋锈蚀的发生。
混凝土中钢筋锈蚀检测标准一、前言混凝土结构是建筑工程中常见的一种结构形式,钢筋作为其主要的受力构件,承担着重要的作用。
然而,钢筋锈蚀是混凝土结构的一大隐患,不及时检测和处理,会对建筑结构的安全性产生严重影响。
因此,建立一套完善的钢筋锈蚀检测标准,对于保障建筑结构的安全性具有重要的意义。
二、钢筋锈蚀的危害钢筋锈蚀会导致以下危害:1. 减小钢筋的截面积,降低其受力能力,从而影响混凝土结构的承载能力;2. 钢筋锈蚀会使钢筋与混凝土之间的粘结力降低,使混凝土表面出现龟裂、剥落等现象;3. 钢筋锈蚀会使混凝土中的碱性物质溶解出来,导致混凝土溶解,降低混凝土的强度和耐久性;4. 钢筋锈蚀会使混凝土结构受到外部环境的侵蚀和破坏,缩短其使用寿命。
三、钢筋锈蚀检测标准的制定为了保障混凝土结构的安全性,针对钢筋锈蚀的检测标准应该包括以下内容:1. 检测方法的选择:钢筋锈蚀的检测方法包括物理和化学两种,根据实际情况选择合适的检测方法;2. 检测部位的确定:确定钢筋锈蚀的检测部位,重点检测易受损的部位;3. 检测时间的安排:根据混凝土结构的使用年限和环境条件,制定合理的检测时间安排;4. 检测标准的制定:根据检测方法、检测部位和检测时间等因素,制定具体的检测标准;5. 检测结果的处理:对于检测结果进行科学的分析和处理,制定相应的维修方案。
四、钢筋锈蚀检测标准的实施钢筋锈蚀检测标准的实施应该遵循以下原则:1. 根据实际情况,制定合理的检测计划,遵循科学、客观、公正的原则;2. 选用专业的检测人员和设备,确保检测结果的准确性和可靠性;3. 对于检测结果的异常情况,应该采取必要的措施,确保混凝土结构的安全性;4. 对于检测结果的处理,应该根据实际情况,制定相应的维修方案,保障混凝土结构的长期安全使用。
五、结论钢筋锈蚀检测标准的制定和实施,对于保障混凝土结构的安全性具有重要的意义。
通过合理的检测方法、科学的检测标准和有效的检测措施,可以及时发现和处理钢筋锈蚀问题,确保混凝土结构的长期安全使用。
钢筋锈蚀对混凝土承载的影响研究1. 引言钢筋锈蚀是指钢筋与周围环境中的氧气、水或者化学物质发生反应而产生锈蚀现象。
由于钢筋在混凝土结构中承担着主要的拉力,锈蚀不仅会降低钢筋的抗拉性能,还会导致混凝土表面的剥落和开裂。
研究钢筋锈蚀对混凝土承载的影响至关重要。
2. 钢筋锈蚀的机理钢筋锈蚀主要是由于环境中的氧气、水和二氧化碳进入混凝土中,与钢筋表面上的铁发生反应,形成铁氧化物。
这些氧化物会使得钢筋表面变脆,并且由于氧化物的体积较铁大,会在钢筋与混凝土之间形成较大的压力,进一步导致混凝土开裂。
3. 钢筋锈蚀对混凝土承载的影响3.1 抗拉性能降低钢筋在混凝土结构中的主要作用是承担拉力。
然而,锈蚀会导致钢筋截面减小,从而减小了其抗拉能力。
当钢筋锈蚀程度较轻时,混凝土结构的强度仍然能够满足要求。
但是,随着锈蚀程度的加重,钢筋的抗拉性能将大幅降低,可能会导致混凝土结构失去稳定性。
3.2 耐久性下降钢筋锈蚀还会导致混凝土结构的耐久性下降。
锈蚀使得钢筋与周围混凝土之间的粘结力降低,从而使得混凝土易受到外界环境的侵蚀和侵入。
特别是在潮湿环境中,锈蚀造成的孔隙和裂缝将持续吸收水分和氧气,加速混凝土的老化和破坏。
3.3 结构安全性减弱随着钢筋锈蚀程度的加重,混凝土表面可能会出现剥落和开裂。
这些缺陷不仅会进一步加剧锈蚀过程,还会降低混凝土结构的整体强度和刚度。
结构的安全性和稳定性均会受到钢筋锈蚀的影响。
4. 防止钢筋锈蚀的方法4.1 使用防腐涂层在混凝土结构中,涂覆防腐涂层是一种常见的钢筋防锈措施。
防腐涂层可以阻隔钢筋与周围环境的接触,从而减少了锈蚀的发生。
常见的防腐涂层材料包括环氧树脂、聚氨酯等,这些材料能够提供较好的防锈效果。
4.2 加固保护层保护层是指覆盖在钢筋周围的混凝土层,用于防止钢筋与外界环境的直接接触。
加固保护层可以增加钢筋在混凝土结构中的使用寿命,并提高结构的耐久性和抗锈能力。
根据不同的结构要求,保护层的厚度通常在20mm以上。
钢筋混凝土中钢筋锈蚀的原理及防治措施LT[前言]:混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内,在正常维护下,必须保持适合于使用,而不需要进行维修加固,即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下,仍能保持原有性能的能力。
工程安全性与耐久性对我国当前土建工程建设具有重要探讨意义,建设部近年所作的一项调查表明,国内大多数钢筋混凝土建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的钢筋混凝土建筑物使用寿命仅15~20年。
有一部分工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。
因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修的屡见不鲜。
从可持续发展的要求出发,这种现状会导致资源、能源不合理的消耗,并因大量失效或毁坏的结构物拆除而形成大量的垃圾。
因此,提高混凝土耐久性,延长工程使用寿命,尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。
影响混凝土耐久性的原因错综复杂,除去社会因素、人为因素外,技术方面的主要因素有以下几点:钢筋锈蚀、混凝土的碳化、混凝土的冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、混凝土碱集料反应等。
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。
影响钢筋锈蚀的因素很度多,主要包括四个方面:氯离子的侵蚀作用、混凝土的中性化、环境对锈蚀的影响、施工对钢筋锈蚀的影响等。
钢筋锈蚀不仅能削减截面面积,使构件承载能力下降,还会降低钢筋与混凝土的握裹力,影响两者共同工作的性能。
同时,由于钢筋锈蚀后体积膨胀,造成混凝土保护层破裂,甚至脱落,从而降低了结构的受力性能和耐久性能,严重的甚至影响结构的安全性能。
1 钢筋锈蚀机理在通常情况下,混凝土是一种高碱性环境(pH值约在13左右) ,钢筋在这种环境下,钢筋表面迅速形成一层氧化铁 (γ-Fe2O3) 钝化膜,膜厚约200~600nm。
混凝土钢筋锈蚀防治技术规程一、前言混凝土建筑是现代建筑的主要构件,而钢筋是混凝土建筑中的重要骨架。
然而,由于钢筋易受到氧气、水分及酸碱等因素的腐蚀,因此会导致混凝土结构的力学性能、耐久性、安全性等方面出现问题。
因此,混凝土钢筋锈蚀防治技术的研究和应用至关重要。
本技术规程旨在规范混凝土钢筋锈蚀防治的相关工作,以确保混凝土建筑的安全和耐久性。
二、混凝土钢筋锈蚀的原因混凝土钢筋锈蚀的原因主要包括以下几个方面:1. 酸碱性环境:如水中的氧气、二氧化碳等气体会与钢筋表面的氧化铁反应,生成酸性物质,导致钢筋表面出现腐蚀。
2. 湿度:钢筋表面长时间处于湿润的环境中,会导致其表面出现锈蚀现象。
3. 盐类:如海水、含盐污染的土壤等会对钢筋表面造成腐蚀。
4. 温度:高温会加速钢筋表面的腐蚀速度。
三、混凝土钢筋锈蚀的危害混凝土钢筋锈蚀会对混凝土建筑的力学性能、耐久性、安全性等方面造成危害,具体表现为:1. 减弱结构承载力:钢筋表面出现锈蚀后,其截面积会减小,从而减弱了整个结构的承载力。
2. 破坏混凝土结构:钢筋表面的腐蚀会导致钢筋与混凝土之间的粘结力降低,从而破坏混凝土结构。
3. 影响结构的耐久性:混凝土钢筋锈蚀会导致结构的耐久性降低,从而影响结构的使用寿命。
4. 安全隐患:混凝土结构由于钢筋锈蚀而引起的安全隐患会对人员和财产造成严重的伤害。
四、混凝土钢筋锈蚀防治技术为了防止混凝土钢筋锈蚀带来的危害,需要采取相应的防治措施。
目前常用的混凝土钢筋锈蚀防治技术主要包括以下几种:1. 防腐涂层技术防腐涂层技术是目前应用最广泛的混凝土钢筋锈蚀防治技术之一。
其原理是在钢筋表面涂上一层防腐涂层,防止钢筋与外界气体、水分等物质接触,从而达到防腐的效果。
防腐涂层的选择应根据不同的环境条件进行选择,如海洋环境、工业区等需要使用具有更好防腐性能的涂层。
2. 阴极保护技术阴极保护技术是利用外加电源或阳极电位的自然电位,让钢筋表面处于一定的保护电位下,从而防止钢筋表面的腐蚀。
钢筋锈蚀对混凝土构件耐久性的影响分析
摘要:本文针对一般环境下的钢筋混凝土构件,取锈蚀裂缝宽度1mm为危险点,即结构耐久性终结的标志,并提出了基于结构构件性能的使用寿命预测模型,分为钢筋表面去钝化时间、钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间及保护层裂缝至1mm时间三个阶段,结合某工程实例进行耐久性分析,并提出一些防治措施,供相关工程技术人员参考。
关键词:钢筋混凝土;耐久性;钢筋锈蚀;保护层
中图分类号:tu37 文献标识码:a 文章编号:
1、前言
目前钢筋混凝土已成为各类工程建设领域中最主要的建筑材料之一,广泛应用于工业与民用建筑、公路及铁路桥梁、海洋及港口工程等。
然而在环境侵蚀介质(如氯化物、二氧化碳等)作用下,混凝土对钢筋的保护作用随着时间的推移而减弱,导致混凝土中的钢筋发生锈蚀。
研究表明,钢筋锈蚀不仅减小了钢筋的有效面积,而且将使混凝土与钢筋粘结性能退化,承载能力与适用性都明显下降,结构使用寿命缩短。
由于剩余使用寿命预测是在役钢筋混凝土结构修复、加固或拆除的决策依据,因此对在役钢筋混凝土结构提出合理的评估指标是一项非常重要的研究课题。
2、钢筋混凝土结构锈蚀破坏过程模型
2.1 tutti模型
对于早期混凝土结构使用寿命的预测,一个工人的模型就是
tutti模型,如图2.1所示。
图2.1 混凝土中钢筋锈蚀模型
在该模型中,tutti假定混凝土是匀质且没有裂纹的。
使用寿命由两个阶段组成,及锈蚀初始阶段(也作诱导阶段)和发展阶段。
锈蚀初始阶段是指新建结构投入使用后,在外界侵蚀介质(如氯化物、二氧化碳等)的影响下,钢筋处于钝化状态,没有锈蚀,在本阶段结束钢筋才开始锈蚀,锈蚀初始期的长短就是环境中氯离子渗入混凝土保护层,钢筋表面氯离子浓度达到临界值,室钢筋表面去钝化所需时间;锈蚀发展阶段是指钢筋开始锈蚀后,直至发展到可接受的最大锈蚀程度所经历的时间,此阶段钢筋锈蚀率取决于水分和氧进入混凝土的速率和温度。
tutti模型概念清楚,但未考两次发展期修饰率的变化,在使用中如何确定可接受的最大锈蚀程度是值得研究的问题。
2.2 改进模型
对于钢筋混凝土结构耐久性寿命的终结标志,不同专家有不同的看法。
某些学者将耐久性寿命终结标志规定为混凝土中钢筋开始出现锈蚀,这仅考虑了钢筋锈蚀破坏的第一阶段,显然过于保守;另一些学者将耐久性寿命终结标志规定为混凝土保护层开裂,这与现行混凝土结构设计规范中正常使用阶段允许出现裂缝相矛盾。
依据《民用建筑可靠性鉴定标准》第4.2.6条之规定“因主筋锈
蚀产生沿主筋方向的裂缝,其裂缝宽度已大于1mm”应视为不适于继续承载的裂缝,因此对于一般混凝土构件保护层纵向裂缝宽度达到1mm时可视为结构寿命终结的标志,则混凝土结构耐久性寿命td 可表示为
td=t1+t2+t3
式中:t1——钢筋表面去钝化所需时间;
t2——钢筋开始锈蚀至保护层开裂所需时间;
t3——保护层开裂至裂缝宽度达到1mm所需时间。
其结构使用寿命模型如图2.2,
图2.2 结构使用寿命模型图
(1)诱导期t1,即结构投入使用后至钢筋开始锈蚀之前的时段;(2)锈蚀膨胀器t2,即从混凝土膨胀开始至保护层开裂的时段;(3)裂缝发展期t3,保护层开裂后钢筋锈蚀至裂缝宽度加大甚至剥落。
上述两个模型最主要的区别在于后者各时段采用结构性能作为
中介标准,更接近实际工况。
3、混凝土结构耐久性寿命评估
3.1 钢筋表面去钝化时间
根据钢筋锈蚀的机理,钢筋表面脱钝是导致锈蚀发生的前提条件,对于普通环境下的混凝土构件,一般是将碳化深度达到钢筋表面作为钢筋脱钝、锈蚀开始的标志。
目前公认的碳化深度预测模型为
式中:——混凝土碳化深度;
——碳化速度系数;
——结构服役时间。
由上式可知,在得知保护层厚度和现阶段碳化深度的条件下便可确定钢筋开始锈蚀的时间t1。
3.2 钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间
根据南京河海大学吴谨的氯离子环境下钢筋混凝土结构锈裂损
伤研究可知,钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间t2:
式中:——铁锈生成速度,;
——与锈蚀产物成分有关;
d——钢筋直径;
——平均锈蚀电流,可现场实测。
3.3 保护层开裂至裂缝达到寿命终结时间
近似考虑钢筋锈蚀以均匀速度进行,则保护层开裂至1mm的时间:式中:——钢筋截面损失速度;
——裂缝宽度为1mm时的钢筋重量损失率。
综上所述,即可对混凝土结构耐久性寿命td进行预测:
td=t1+t2+t3
4、工程实例
4.1 概况
本文以某大堤钢筋混凝土护栏为工程实例,详见表1:
表1:护栏构件及相关参数
计算参数:=2.0,=0.18,=3600kg/m3,d0=12.5,=0.523,
ccr=0.154%(占混凝土重)。
使用水溶法实测混凝土表面氯离子浓度=0.513%(占混凝土重),钢筋周围混凝土氯离子浓度=0.412,根据现场实测数据进行耐久性寿命评估(详见表2)。
表2构件使用寿命评估值(年)
4.2结论
(1)本文在讨论混凝土结构耐久性寿命定义的基础上,剔除混凝土结构耐久性寿命标志,对于地下室结构或水池管道结构可以规定为保护层开裂作为寿命终结标志;而一般混凝土结构则可以规定为保护层开裂后发展至一定宽度作为使用寿命终结标志。
(2)提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估方法,并通过计算可知,氯离子环境下控制钢筋混凝土保护层厚度,混凝土强度等级及水灰比室提高构件使用寿命的重要措施。
(3)本文中构件使用寿命模型对象为某大堤护栏,均为自承重构件(非受力构件),因此具有一定的局限性。
参考文献
[1] 史波,赵国藩. 基于可靠度的锈蚀钢筋混凝土结构使用寿命预测[j]. 大连理工大学学报,vol.47,no.1,2007,61~65
[2] 中华人民共和国建设部标准,民用建筑可靠性标准(gb50292
—1999). 北京: 中国建筑工业出版社,1999
[3] 吴谨. 氯离子环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤评估研究[d]. 南京: 河海大学, 2003
[4] 中华人民共和国建设部标准,混凝土结构设计规范(gb50010—2010). 北京: 中国建筑工业出版社,2010
[5] 刘华. 氯离子环境下混凝土结构耐久性的影响分析[d]. 西安: 长安大学, 2008。