钢筋混凝土腐蚀机理.pdf

【混凝土腐蚀机理】 混凝土腐蚀主要分为物理作用和化学腐蚀两大类，并且在特定情况下，微生物活动也可能导致腐蚀。下面将详细阐述这些机理。 1. 物理作用： - 侵蚀作用：当混凝土暴露在含有侵蚀性介质的环境中，如地下水中，其可溶性成分（如Ca(OH)2）会被溶解。在无压力水的情况下，溶解作用可能仅限于表面，但如果存在流水或压力水，Ca(OH)2会不断流失，导致混凝土强度下降，孔隙率增大，使腐蚀性介质更容易进入混凝土内部，进而加速结构破坏。 - 结晶作用：盐类侵入混凝土的孔隙，在湿度变化下溶解和结晶，导致孔隙内晶体体积膨胀，对混凝土造成结晶压力，引起膨胀和开裂。 2. 化学腐蚀： - 分解类腐蚀：混凝土中的有效成分与腐蚀性介质发生复分解反应，生成的新物质可能导致混凝土化学性能和物理力学性能恶化，例如镁盐腐蚀会削弱水泥石的粘结力，降低混凝土强度。 - 分解结晶复合类腐蚀：Ca(OH)2与腐蚀性介质反应生成的钙盐可能结合大量水分形成大体积晶体，造成水泥石胀裂，例如硫酸盐与混凝土反应生成的高硫型水化硫铝酸钙，其体积膨胀可能导致内部应力增大。 3. 微生物腐蚀： - 生物力学作用：植物根茎可能穿透混凝土孔隙，破坏其完整性。 - 类似化学腐蚀：某些微生物，如硫化细菌，可以将环境中的硫元素转化为硫酸，对混凝土造成类似化学腐蚀的影响。 【钢筋腐蚀机理】 钢筋腐蚀主要包括以下三个方面： - 混凝土顺筋开裂：有害介质破坏钢筋表面的钝化膜，锈蚀产物的体积膨胀导致混凝土保护层受拉而开裂，最终可能导致混凝土保护层剥落。 - 粘结力下降：钢筋锈蚀初期粘结力可能短暂提升，但随着锈蚀加剧，粘结力明显下降，影响钢筋与混凝土的协同工作能力，可能导致结构失效。 - 钢筋有效面积减小：锈蚀产物使钢筋承载力降低，有效面积减少，实际承载能力下降。 【纤维的作用】 掺入纤维，尤其是钢纤维和玄武岩纤维，可以显著提高混凝土的力学性能，延迟裂缝出现时间，减小最大裂缝宽度，降低裂缝总面积。钢纤维通过阻碍微裂缝扩展和阻滞宏观裂缝发展，改善了混凝土的多种力学性能，提高了断裂韧性和整体强度。然而，空气中的二氧化碳可能导致混凝土碳化，使钢纤维表面的保护膜失效，从而影响其防护效果。 混凝土结构的耐久性受物理、化学和生物因素共同影响，而钢筋腐蚀是影响混凝土结构安全的重要因素。纤维的添加可以作为增强混凝土抗腐蚀性能的一种有效手段。在设计和施工中，需充分考虑这些机理，采取相应措施防止和减缓腐蚀过程，确保混凝土结构的长期稳定和安全。