1、.混凝土中鐵元素筋的腐蝕與防護(hù)技術(shù)(一)D4 O3 T2 I/z2 l/D/QI鐵元素筋的腐蝕危害和對(duì)混凝土的破壞作用r3I5x : x * |: i) C$ F/o7 ； R8 LG/U1 k) O； w2q % a6) p5q 3360 x g 3360 u3 J bp； 機(jī)動(dòng)戰(zhàn)士gundam 00兵器列表混凝土中的鐵元素筋銹已經(jīng)成為世界關(guān)注的一大問(wèn)題，被認(rèn)為是目前影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因。 鐵元素方面的生銹已經(jīng)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。 在此基礎(chǔ)上，美國(guó)總結(jié)了正反兩方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，“立足前期措施，著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，強(qiáng)制實(shí)施了建設(shè)工程管理的“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”(LCCA )。 目

2、前，中國(guó)正處于基本建設(shè)*時(shí)期，必須認(rèn)真內(nèi)投射國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，這不僅僅是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。 本講座結(jié)合國(guó)內(nèi)外近期資料和工程實(shí)例，將知識(shí)性和可用性主要分五個(gè)系統(tǒng)介紹了鐵元素筋的腐蝕危害和混凝土的破壞作用、鐵元素筋的銹蝕電化學(xué)過(guò)程和對(duì)混凝土鐵元素筋的保護(hù)、氯元素鹽鐵元素筋的腐蝕、中性化的影響、鐵元素筋的腐蝕防止技術(shù)、鐵元素筋的銹蝕檢測(cè)與判定技術(shù)等，并介紹了行業(yè)關(guān)系6瓦/升； K* : y9 C0 /p七、五、六、七。 J% H！ b M剪輯師4 x* d，k 7，和/或%j0u7p#ysteelcorrosionandprotectivetechnologyinconcrete (1)日語(yǔ)中的“D$ P

3、 D- j2 o(K”怎么說(shuō)？ x 3354 damageofsteelcorrosionandfailureeffectconcrete/ $ w % q # MW (l )* | |j，v$ o3 M！ 紅娘風(fēng)雪. c.p $ % h # I7k/ b！ 美國(guó)甲級(jí)聯(lián)賽(mentranservicesitutinstituteofbuildingconstruction，MMI Beijing 10 0088 )% M: s(P$ Z u2 |3 j ): c* i. ) v2 o* e1鐵元素肌銹危害和經(jīng)濟(jì)損失： Rw、* y8 N z0 J# w世界上一些國(guó)家的腐蝕損失，平均可以占國(guó)民經(jīng)

4、濟(jì)總產(chǎn)值的2%4%，其中被認(rèn)為與鐵元素肌腐蝕有關(guān)的人占40% (至今為止，我國(guó)還沒(méi)有正確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。2 v- R E7 x 8 ！ e# q美國(guó)1984年報(bào)道，僅橋梁就有57.5萬(wàn)臺(tái)鋼筋混凝土橋，發(fā)生了鐵元素鋼筋腐蝕破壞，需要4 0%的承載力不足和修復(fù)與加固處理，當(dāng)時(shí)的修復(fù)費(fèi)為54億美元，1998年報(bào)道了鋼筋混凝土腐蝕破壞的修復(fù)費(fèi)，一年需要2嗎500億美元， 其中橋梁維修費(fèi)是1？550億美元(是這些個(gè)橋梁建設(shè)費(fèi)用的4倍)據(jù)報(bào)道到本世紀(jì)末美國(guó)將使用4。000億美元用于修復(fù)和重建鐵元素筋腐蝕破壞的工程。 這樣巨大的經(jīng)濟(jì)投入，引起美國(guó)朝野人的沖擊和高度重視，制定法律法律規(guī)范，限制腐蝕破壞的發(fā)生，恢

5、復(fù)經(jīng)濟(jì)損失的一部分。 加拿大早期大量使用“防冰鹽”，鋼筋混凝土橋等的破壞很嚴(yán)重。 歐洲、英吉利、澳大利亞、海灣各國(guó)等，存在以氯元素鹽為主的鐵元素肌腐蝕破壞問(wèn)題(英吉利的修復(fù)費(fèi)每年50億英鎊)。 在韓國(guó)，發(fā)生了一系列的建筑物破壞、倒塌事件，其中與“鹽害”有關(guān)。 我國(guó)的福摩薩改建澎湖橋，不斷發(fā)生的“海砂屋”事件，也是因?yàn)槁仍佧}腐蝕了鐵元素肌。日語(yǔ)“y6q”怎么說(shuō)？ T. h混凝土耐久性已經(jīng)是當(dāng)今世界的重大問(wèn)題，在第二次國(guó)際混凝土耐久性會(huì)議上，梅塔教授指出“破壞當(dāng)前世界混凝土的原因是鐵元素筋生銹、凍害、物理化學(xué)作用”。 他表明“鐵元素筋銹”在影響混凝土耐久性因素的掌門人中名列前茅。 使用海洋環(huán)境和

6、“防冰鹽”的氯元素鹽，也是鐵元素肌生銹的主要原因。 當(dāng)然，混凝土中性化、凍融等也能促進(jìn)鐵元素肌的腐蝕破壞。 另外，“堿骨材反應(yīng)”也在鋼筋混凝土破壞中占了一定的比例(在本文中不進(jìn)行討論)。2 X，b) c b$ . V我國(guó)港碼頭不能耐久，北方使用冰鹽，橋梁道路被破壞。 以北京牌立交橋?yàn)槔?，僅使用19年的西直門立交橋，鐵元素鋼筋銹蝕明顯且嚴(yán)重。 我國(guó)存在著廣泛的腐蝕環(huán)境，北方地轄區(qū)使用的冰鹽有所增加，但橋梁道路沒(méi)有采取相應(yīng)的防護(hù)措施(而且規(guī)范沒(méi)有鹽腐蝕防止要求)。 我國(guó)海岸線很長(zhǎng)，但大規(guī)模的基本建設(shè)集中在沿海地區(qū)，以往的港口查詢密碼等工程，大多達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命的要求，特別是沿岸一帶的河砂不足，濫用海

7、砂損害無(wú)限的我國(guó)有廣泛的鹽堿地(石油基地)， 其腐蝕條件更為嚴(yán)峻，特別值得指出的是，我國(guó)工業(yè)環(huán)境中的建筑，其鐵元素鋼筋銹蝕非常普遍嚴(yán)重，許多工業(yè)建筑尚未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命年限，目前已進(jìn)入大規(guī)模修復(fù)時(shí)期。 因此，我國(guó)鐵元素肌銹蝕破壞的形勢(shì)嚴(yán)峻。4 d: i，_$ L8 aF8 2 e“立足于前期措施，著眼于長(zhǎng)期利益”是美國(guó)經(jīng)過(guò)表里兩面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)得到的寶貴結(jié)論。 美國(guó)強(qiáng)制實(shí)施了建設(shè)工程管理中的“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”(LCCA )。 其基本思想，在設(shè)計(jì)工程階段，無(wú)論是事前采取防護(hù)措施，還是后來(lái)“再修”，都要與經(jīng)濟(jì)概預(yù)算進(jìn)行比較。 建設(shè)者對(duì)工程的“全壽命”負(fù)責(zé)到底，從而避免“短期行為”給后人帶來(lái)的麻煩和巨大的

8、經(jīng)濟(jì)損失。 根據(jù)全壽命經(jīng)濟(jì)分析法，工程處于氯元素鹽腐蝕環(huán)境，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)壽命為40年，前期實(shí)施措施(采用鐵元素筋防銹劑)，追加費(fèi)用為0.85美元/m2 (混凝土面板)如果沒(méi)有前期措施，1520年就開(kāi)始修復(fù)，40年以內(nèi)的累積費(fèi)用為4.8美元/m2 (前者的推行“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”，在工程前期(設(shè)計(jì)、施工階段)提出鐵元素鋼筋防腐蝕措施，不再是單純的技術(shù)問(wèn)題，不能定值過(guò)低其重要意義和長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益。7 % 5 W瓦； 、B# fI :美金卡！ m2鐵元素肌腐蝕破壞的主要特征(t2bu/g$officename2s，如果cp混凝土的鐵元素筋有腐蝕條件，就會(huì)生銹發(fā)展。 鐵元素肌的銹在電化學(xué)過(guò)程中

9、由鐵元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F元素，其體積膨脹，有些最終產(chǎn)物膨脹27倍。 (q； W e s. h: U6 鐵元素肌銹破壞的主要破壞特征如下n) _3 u$ N3 W(1)混凝土順序鐵元素筋裂縫* S# w0 w/E2 w/混凝土具有良好的抗壓性能，但抗彎性、抗裂性差，特別是在鐵元素筋表面的混凝土沒(méi)有一盞茶厚度時(shí)，鐵元素筋銹產(chǎn)物的體積膨脹，是鐵元素筋表面產(chǎn)生混凝土順鐵元素筋裂縫的一盞茶。 大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，當(dāng)鐵元素筋表面銹蝕層厚度較薄(如2040m )時(shí)，混凝土順鐵元素筋將開(kāi)裂。 換句話說(shuō)，容易發(fā)生由鐵元素筋生銹引起的混凝土裂縫。 設(shè)計(jì)、施工、使用、管理及維護(hù)人員認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)非常重要。 為了防

10、止混凝土順筋開(kāi)裂，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，最大限度地阻止鐵元素筋生銹，立足生銹之后再采取補(bǔ)救措施。 a！ v9 p-？ r 1瓦如果混凝土沿著鐵元素筋發(fā)生龜裂，腐蝕介質(zhì)就容易到達(dá)鐵元素筋的表面，鐵元素筋的銹的速度就會(huì)大幅度加快。 根據(jù)研究和工程實(shí)踐，此時(shí)的鐵元素肌銹速度可能比暴露在大氣中的鐵元素肌快。 這是因?yàn)榱芽p容易促進(jìn)電化學(xué)腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。 因此，引出兩個(gè)重要的觀念。 一個(gè)是阻止鐵元素肌生銹。 二是當(dāng)鐵元素肌生銹時(shí)，或者第一次發(fā)現(xiàn)混凝土順鐵元素肌裂縫時(shí)，立即取防護(hù)措施。 這是一種提高的新認(rèn)識(shí)，對(duì)于防止鐵元素鋼筋銹蝕、提高結(jié)構(gòu)耐久性具有重要指導(dǎo)意義，更具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。7 n6 * n$ X8

11、 m9 D. f(2)“握力”的下降和喪失$ y； J9 v9 Y M飛機(jī)； _，j8 g5 G% fG首次出現(xiàn)混凝土順鐵元素裂縫時(shí)，結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能、承載能力等可能尚未發(fā)生明顯變化(這是不重視早期順鐵元素裂縫的重要原因之一)。 但是，隨著龜裂的擴(kuò)大，混凝土和鐵元素筋的粘著力(握力)也降低(下降速度取決于鐵元素筋的生銹速度)，打滑變大，部件變形。 “握力”一旦失去一定限度，就會(huì)發(fā)生局部或整體故障。 此時(shí)鐵元素肌生銹的程度也不一定嚴(yán)重。 對(duì)“握力”敏感的部件更為重要。3 N； J(v6 g$ Q) x6 B: m(3)鐵元素肌剖面損失* R； f！ ) o0 . ) m% o混凝土的鐵元素筋銹

12、可分為局部腐蝕(如點(diǎn)蝕)和均勻腐蝕(均勻腐蝕)，常常由于局部腐蝕主要發(fā)生鐵元素筋截面損失，在其損失率達(dá)到極限時(shí)部件遭到破壞。 應(yīng)該說(shuō)明的是，從鐵元素肌銹、混凝土順鐵元素肌的裂紋到構(gòu)件破壞的復(fù)雜進(jìn)化過(guò)程，不僅取決于鐵元素肌銹的發(fā)展速度，也取決于構(gòu)件的裝載能力和鐵元素肌的受力狀態(tài)等。 有的鐵元素筋生銹不太嚴(yán)重，有的部件損壞，有的鐵元素筋出現(xiàn)明顯的截面損失，有的認(rèn)為部件還沒(méi)有支撐(“鐵元素筋的生銹沒(méi)有太大的障礙”)。 關(guān)于鐵元素筋的截面損失和部件的裝載能力的關(guān)系，有必要進(jìn)一步研究。/G- U6 v5 K； |(4)鐵元素肌的應(yīng)力腐蝕破壞D$ f8 |/j% _！ k位于應(yīng)力狀態(tài)的鐵元素筋(包括預(yù)應(yīng)力

13、)在腐蝕時(shí)可能發(fā)生突然地?cái)嗔选?世界上發(fā)生過(guò)這樣的事故。 鋼筋混凝土的橋突然地倒塌，建筑物突然地倒塌。 柏林議會(huì)大廈的屋頂突然地倒塌和鐵元素肌的應(yīng)力腐蝕破壞有關(guān)系。 啊！ M: * 9 ) c* J1 I1 X應(yīng)力腐蝕斷裂發(fā)生在鐵元素肌未見(jiàn)明顯銹跡的情況，斷裂時(shí)鐵元素肌為脆性斷裂。 這是“腐蝕”和“應(yīng)力”相互促進(jìn)的結(jié)果：應(yīng)力使鐵元素肌表面產(chǎn)生微裂紋，腐蝕沿裂紋加深，應(yīng)力促進(jìn)裂紋擴(kuò)展。 像這樣重復(fù)一周，直到突然地?cái)嗔选?這是一種危險(xiǎn)的形式，應(yīng)該重視。 此外，應(yīng)力腐蝕破壞與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)。 x # g (p1y-m s，b )(s，b )五分之七的e4l，y3混凝土質(zhì)量與鐵元素鋼筋銹蝕. u_# c

14、 e1 h$ H應(yīng)該指出，鋼筋混凝土的早期破壞(或耐久性不足)是綜合因素，在任何情況下工程質(zhì)量都是第一。 工程質(zhì)量依賴于正確的設(shè)計(jì)、良好的施工、仔細(xì)的管理和維護(hù)等。 在腐蝕環(huán)境中，不采取防護(hù)措施和措施，是鐵元素肌腐蝕破壞過(guò)快的原因。 混凝土工程質(zhì)量差，防護(hù)措施也不好。 由于鐵元素筋首先由混凝土保護(hù)，所以混凝土的質(zhì)量對(duì)防止鐵元素筋的腐蝕很重要。 O$ a1 M# W% |0 A，u3.1設(shè)計(jì)與規(guī)格7 V7 n！ 機(jī)動(dòng)戰(zhàn)士gundam 00登場(chǎng)機(jī)體列表我國(guó)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范多以混凝土的“抗壓強(qiáng)度”為主，但混凝土對(duì)鐵元素筋的保護(hù)能力主要取決于“密實(shí)性”和鐵元素筋表面混凝土層的厚度。 實(shí)踐中的“抗壓強(qiáng)度”

15、和“實(shí)體性”不是同步關(guān)系，在一定條件下甚至“最強(qiáng)設(shè)計(jì)”也不一定能保護(hù)鐵元素肌。 最近修訂的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范引入了“耐久性設(shè)計(jì)”觀念(與國(guó)際接軌)，是提高混凝土鐵元素筋保護(hù)能力的重要方面。 設(shè)計(jì)人員不僅增強(qiáng)了“耐久性設(shè)計(jì)”的觀念，還可以根據(jù)結(jié)構(gòu)所處腐蝕環(huán)境的嚴(yán)酷性，采取相應(yīng)的防止鐵元素紋生銹的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)耐久的目的。 一直以來(lái)，對(duì)鐵元素筋銹的危害和混凝土的耐久性認(rèn)識(shí)不足，相關(guān)規(guī)范的不完備和“修補(bǔ)”遲緩，在一定條件下沒(méi)有采取防止鐵元素筋銹的技術(shù)措施等，這也是現(xiàn)有構(gòu)造物早期發(fā)生鐵元素筋銹的原因之一。8 GB 3360 t3 c1u3. 2施工質(zhì)量U$ A(% q0？ u7 e6 W8？鋼筋混凝土工

16、程施工質(zhì)量的重要性毋庸贅言，但已經(jīng)通過(guò)工程實(shí)踐表明，與鋼筋混凝土質(zhì)量不良有關(guān)。 工程施工的質(zhì)量還存在許多與人為因素密切相關(guān)(此處不討論有會(huì)兒)的技術(shù)問(wèn)題。 像微裂紋和宏命令缺陷一樣，在施工中難以完全避免，不利于鐵元素筋的保護(hù)，同時(shí)，目前特別強(qiáng)調(diào)建設(shè)速度，試圖“快而強(qiáng)”混凝土，結(jié)果不能保證“密實(shí)性”，影響了長(zhǎng)期的強(qiáng)度和耐久性。 總之，施工質(zhì)量對(duì)保護(hù)鐵元素筋、保證結(jié)構(gòu)耐久性起著重要作用。 * Z9 d5 W8 K6 g克3.3產(chǎn)品材料水泥(v : w9p8c5-w c3.3. 1水泥h$ U0 S1 ； 由于t (j6qng8t水泥的水化度高，在鐵元素肌表面形成鈍化膜，是混凝土保護(hù)鐵元素肌的主要依

17、據(jù)和基本條件。 減弱或失去這一條件的因素促進(jìn)了鐵元素筋的生銹，影響了混凝土的耐久性。 混凝土的高鹽基度主要來(lái)源于水泥水合物中的氫氧化鈣元素和少量的氫氧化納金屬釷、氫氧化鉀元素(pH12.6 )。 鉀元素、納金屬釷絡(luò)離子的含量高會(huì)刺激“堿集料反應(yīng)”，因此有必要限制其含量。 但是，“水泥的鹽基度越低越好”的看法也非常有害。 不要忘記，尋求“低堿水泥”以避免“堿骨料反應(yīng)”和長(zhǎng)期保持混凝土高鹽基度(至少pH11.5 )是鐵元素肌受保護(hù)的最低條件，是保證混凝土耐久性的重要問(wèn)題之一。 對(duì)于鹽基度過(guò)低的水泥，必須限制鋼筋混凝土的使用，或者在使用時(shí)并用防腐技術(shù)措施(耐腐蝕鐵元素筋、油漆作鐵元素筋、鐵元素筋合劑等)。# l9 N； v6vx0s9a3.3.2海砂、g(V: X(Y/W. z7 (！ q.q由于海砂中含有等量的氯元素絡(luò)離子，可能刺激鐵元素肌生銹，我國(guó)的有關(guān)規(guī)范嚴(yán)格限制不推薦或者不使用海砂。 這是完全必要的，國(guó)內(nèi)外濫用海沙造成的危害例子很多。 從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，海砂也是可以利用的資源，日本是利用海砂的國(guó)家之一，主要采取云同步防止氯元素絡(luò)離子腐蝕的技術(shù)措施(混入鐵元素筋的防銹劑等)。 在我國(guó)，像日本這樣嚴(yán)格合理開(kāi)發(fā)利用海砂資源已經(jīng)提到日程上(寧波地轄區(qū)已經(jīng)發(fā)表文件，據(jù)說(shuō)采取加入鐵元素肌的抵抗劑等措施開(kāi)放使用海砂)。