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混凝土中钢筋锈蚀的机理

发布日期:2016-01-20

钢筋锈蚀机理

钢筋在混凝土结构中的服饰是在有水分子参与的条件下发生的,钢筋锈蚀的电极反应式为:     

阳极       Fe→(Fe2+)+2e

阴极       O2+2(H2O)+4e→4(OH)-

阳极表面二次化学过程为

(Fe2+)+2(OH-)→Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2(H2O)→4Fe(OH)3

在氧气和水汽的共同作用下,由上述电化学反应式的钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,从而逐渐被腐蚀,在钢筋表面生成红铁锈,引起混凝土开裂。钢筋锈蚀的机理如图所示,大气环境中钢筋在混凝土中锈蚀的宏观过程。

钢筋混凝土结构在使用寿命期间可能遇到的*危险的侵蚀介质就是氯离子。它对混凝土结构的危害是多方面的,这里只评述氯离子促进钢筋锈蚀方面的机理。

氯离子 CI-和氢氧根离子OH-争夺腐蚀产生的Fe2+,形成FeCI2•4H2O(绿绣),绿绣从钢筋阳极向含氧量较高的混凝土孔隙迁徙,分解为Fe(OH)2(褐绣)。褐绣沉积于阳极周围,同时放出H+和CI-,它们又回到阳极区,使阳极区附近的孔隙液局部酸化,CI-再带出更多的Fe2+。这样,氯离子虽然不构成腐蚀产物,在腐蚀中也不消耗,但是*为腐蚀的中间产物给腐蚀起了催化作用。反应式为

(Fe2+)+2(CI-)+4H2O→FeCI2•4H2O

FeCI2•4H2O→Fe(OH)2↓+2CI-+2(H-)+2H2O

如果在大面积的钢筋表面上有高浓度的氯离子,则氯离子引起的腐蚀是均匀腐蚀,但是在混凝土中常见局部腐蚀。首先在很小的钢筋表面上形成局部破坏,成为小阳极,此时钢筋表面的大部分仍具有钝化膜,成为大阴极。这种特定的由大阴极和小阳极组成的腐蚀电偶,由于大阴极供养充足,使小阳极上铁迅速溶解产生深蚀坑,小阳极区局部酸化;同时,由于大阴极区的阴极反应,生成OH-使pH值增高;氯离子提高混凝土吸湿性,使阴极和阳极之间的混凝土孔隙液欧姆电阻降低。这三方面的自发性变化,使得上述局部腐蚀电偶以局部深入的形式持续进行,这种局部腐蚀又称为点蚀和坑蚀.


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