關鍵詞:腐蝕機理;防護措施;經濟性能。
1引言。
在工程設計中,場地地下水、土常常具有腐蝕性,腐蝕嚴重影響混凝土結構耐久性、可靠性。在生產建設中的各類建、構筑地基基礎常用的結構形式一般為鋼筋混凝土結構,這些基礎與地下水、土直接接觸,建構筑物基礎受到腐蝕性水、土的侵蝕,會引起基礎混凝土剝落、喪失強度、鋼筋銹蝕等現象,從而降低基礎的耐久性,直接影響整個結構的使用安全。因此,防腐蝕設計以成為建構筑物基礎設計不可缺少的內容。
2鋼筋混凝土的腐蝕機理。
鋼筋混凝土的腐蝕分為兩部分:一部分是混凝土的腐蝕,另一部分是鋼筋的腐蝕。這里主要講述硫酸鹽及氯離子對鋼筋混凝土的腐蝕機理。
2.1硫酸鹽對混凝土的腐蝕機理。
混凝土硫酸鹽腐蝕的機理是一個非常復雜的物理、化學過程,硫酸鹽侵蝕引起的危害包括混凝土的整體開裂和膨脹以及水泥漿體的軟化和分解,主要是通過物理、化學作用破壞水泥水化產物,使其喪失強度。
硫酸鹽侵蝕的物理作用是指水土中的硫酸根離子通過混凝土孔隙進入混凝土結構中,在沒有與混凝土中的組分發生化學反應以前,在干濕循環狀態下,外部環境中的硫酸鈉吸水發生結晶膨脹。硫酸鈉吸水后體積膨脹,一般表現為混凝土表面開裂、強度降低。
硫酸鹽侵蝕的化學作用是指水土中的硫酸根離子通過混凝土孔隙進入混凝土結構中后與混凝土中的不同組分發生一系列的化學反應,這些化學反應生成的鹽類礦物一方面由于吸收了大量水分子而產生體積膨脹導致混凝土的破壞,另一方面也可使水泥中硬化組分溶出或分解,導致混凝土強度和粘結性喪失。
2.2氯離子對鋼筋的腐蝕機理。
水或土對鋼筋的腐蝕主要為電化學反應過程?;炷林袖摻钜话闾幱跉溲趸}提供的堿性環境中,在這種堿性環境中鋼筋與氧化性物質作用,作用在金屬表面形成一種致密的、覆蓋性能良好的、牢固的吸附在金屬表面上的鈍化膜(水化氧化物 nFe2O3·mH2O),對鋼筋有很強的保護能力,防止鋼筋進一步銹蝕。相關研究表明鈍化膜在高堿性環境中才是穩定的,當鋼筋所處環境中pH<9時鈍化膜逐漸破壞。Cl-通過混凝土中孔隙到達鋼筋表面時,在Cl-作用下包裹鋼筋的混凝土環境pH迅速降低,鋼筋表面的鈍化膜就逐漸破壞,形成“電化學腐蝕電池”,產生電位差。
3主要防護措施。
3.1基本措施。
鋼筋混凝土腐蝕破壞的本質是水、土等外界環境下有害離子(諸如氯離子與硫酸根離子)的入侵,使混凝土內部環境改變導致。因此,保證混凝土自身密實完好、保持高堿度和防止有害離子入侵,是鋼筋混凝土防腐蝕措施的出發點?;敬胧┲饕翘岣呋炷磷陨淼姆雷o能力,如選擇低水化熱水泥,摻加外加劑、摻合料等提高混凝土的耐久性,增加保護層厚度提高混凝土的腐蝕裕量,避免使用早強水泥和早強劑等。
3.2附加措施。
在較強的腐蝕環境條件下,僅僅依靠基本措施尚不能達到耐久性要求,必須采取相應的附加措施,附件措施主要指混凝土構件表面的外涂層、覆蓋層、隔離層等;采用鋼筋阻銹劑,減緩有害離子對的鋼筋腐蝕速度,提高鋼筋混凝土的耐久性;采用如環氧涂層鋼筋、耐蝕鋼筋、不銹鋼鋼筋、鍍鋅鋼筋等特種鋼筋,特種鋼筋能有效的隔離有害離子滲入與鋼筋接觸,從而能保護鋼筋不受腐蝕;采用陰極保護措施使混凝土內鋼筋受到電化學保護,降低及延緩鋼筋腐蝕速度。
4工程應用。
以某項目筏板基礎設計為工程實例,分析該項目地基基礎的防腐蝕設計。