建筑混凝土钢筋腐蚀原因及检测分析
2020-12-21吴玮
摘 要 混凝土钢筋是建筑中必不可缺少的一部分,并且在建筑物建设的使用过程中占有越来越大的比重。然而建筑物经受风吹日晒、雨打霜冻,腐蚀现象常常发生,而这种腐蚀现象的发生最大的原因来自建筑混凝土钢筋的腐蚀。混凝土钢筋一旦腐蚀,整个混凝土结构层的耐久性、实用性降低,甚至会导致整个建筑物的破坏与坍塌。为了避免腐蚀现象的发生,最大限度地提升建筑的保存寿命,就需要对建筑混凝土钢筋的腐蚀因素进行全方面的分析,通过相应的检测方法,选择最佳的防护方法,加强对混凝土钢筋的保护力度。
关键词 混凝土钢筋;腐蚀现象;耐久性;实用性;检测方法;防护方法
引言
在目前的建筑工程中,混凝土钢筋结构是应用的最广泛、最常见的结构之一。一个建筑物的使用寿命和保存状况很大程度上取决于其混凝土钢筋结构的性能,因此混凝土钢筋结构的耐久性成为广大研究学者的聚焦重点。而混凝土中的钢筋遭到腐蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性下降的最关键的原因,因而正确认识混凝土中钢筋腐蚀的原因并且采取预防措施对保护建筑物有着至关重要的意义。
1钢筋腐蚀对混凝土结构的影响
在混凝土钢筋结构中,钢筋被混凝土完全覆盖,在一定范围内与外界环境完全隔离开,在这种条件下钢筋处于低活性状态,能够保持一定的不锈程度。然而混凝土是以水泥、沙子、石子黏合在一起的混合物,属于一种多孔结构,在制作的过程中会不可避免的产生裂缝,因此,目前建筑中的外部混凝土保护层都不能做到完全严密的保护其中的钢筋。当保护层的保护力度不足时,环境中的致腐介质通过混凝土的裂缝渗入混凝土钢筋结构内部,导致保护层内部的钢筋发生腐蚀。钢筋一旦遭到腐蚀,其体积会膨胀数倍,挤压导致外部的混凝土保护层脱离甚至掉落,以至于整个建筑结构遭到破坏。有一些建筑内部采用的是高强度预应力钢筋,这种钢筋发生腐蚀时,由于其截面小,产生的应力大,整个混凝土结构可能会因此发生断裂,造成更加严重、不可估量的损失[1]。
2混凝土钢筋腐蚀的原因
(1)混凝土钢筋的碳酸化。混凝土钢筋的碳酸化作用是指混凝土中的主要成分氢氧化钙与渗入其中的空气中的水与二氧化碳发生化学反应,导致混凝土中的pH值降低,破坏了混凝土中混合物的稳定存在条件,从而进一步改变了混凝土的渗透性能。混凝土的碳酸化是混凝土钢筋结构遭到腐蚀的最常见原因,由于碳酸化作用需要空气中的水分,因此,确保混凝土结构处于干燥的环境下有助于抑制钢筋的腐蚀,因而合理的设置外部混凝土保护层的厚度是有效避免因混凝土碳酸化导致钢筋腐蚀的方法之一。
(2)氯化物的作用。为了提高混凝土的早期强度和防冻能力,在混凝土制造过程中会添加一定的氯盐。在氯盐环境下,氯离子扩散游离至混凝土结构内部,与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应,从而降低混凝土的严密性。当游离氯离子的深度进一步增加,混凝土内部钢筋表面的钝化膜遭到破坏,钢筋进入活化状态,其腐蚀速度被进一步加快。
(3)温差导致的腐蚀作用。这种腐蚀原因常见于昼夜温差过大的建筑。混凝土保护层中存在着许多孔隙,渗入孔隙内部的水汽在巨大的昼夜温差的作用下,遇冷结冰,体积膨胀挤压外部混凝土保护层,在渗透压力与膨胀压力的作用下,混凝土的内部结构不断遭受到细微的损伤与破坏。经年累月,这些损伤最终会导致整个混凝土结构的彻底坍塌。
(4)混凝土原材料的自我反应。混凝土原材料中的水泥、碱性物质、外加剂以及其他活性成分会在混凝土浇筑完成之后的若干年中逐渐缓慢的发生反应,生成的反应物体积膨胀,使混凝土产生内部应力,最终导致混凝土失去效用。这种反应进行的速度缓慢,不易察觉,然而在反应到达一个临界点导致建筑物的损毁是不可预估的[2]。
3混凝土钢筋腐蚀的检测方法
建筑工程中混凝土钢筋的腐蚀原因并非单一的,多方面的影响因素相互作用、互相影响,加剧了混凝土的腐蚀程度。不同建筑、不同地形对腐蚀情况的影响也各有不同,因此,对混凝土钢筋的腐蚀程度进行检测需要因地制宜,挑选最适合的方法进行检测。
(1)破损检测法。通过外力凿开外部混凝土保护层,直接观察内部钢筋的腐蚀状况;若腐蚀情况严重,必要时可以取下一部分钢筋,通过计算得出其腐蚀率。这种检测方法主要适用于腐蚀程度严重的建筑中。
(2)无损检测法。然而大部分建筑不宜进行过多的破坏,因此无损检测法应用更加广泛。无损检测法包括物理检测和化学检测两种方式。物理检测主要通过红外射线、声音发射、涡流和电阻棒等方法进行检测;化学检测则通过电流阶跃、电阻、电位检测等方式[3]。
4混凝土钢筋腐蚀的预防措施
(1)采用防腐蚀材料。混凝土的渗透率是混凝土的抗腐蚀程度的关键因素,因此采取高性能混凝土,减少混凝土中氯盐的含量,都能有效地提升混凝土的抗腐蚀能力。除此之外,在钢筋表面涂抹能够抗氧化、抗紫外线的涂料,从而在外部形成一个保护层,能够减少因磨损、化学物质反应等原因造成的腐蚀情况。
(2)电化学防护法。只要钢筋上携带着充足的电子,无论在pH值为多少的电解质中,它都能保持一个相对稳定的状态,不易发生腐蚀。因此在防腐蚀的过程中,可以采取阴极保护法,通过外加电压来防止钢筋的腐蚀反应。同时外加电场也有助于混凝土中氯离子的排出,从而促进钢筋表面重新进行钝化。
5结束语
混凝土钢筋的腐蚀是对建筑影响最大的一种危害,造成的损失也是不可预估的,因此混凝土钢筋的防腐措施十分必要。然而一个建筑所处的环境并非单一的,造成腐蚀的因素也各不相同,因此在采取防腐技术之前,对腐蚀原因、腐蚀程度的检测分析,腐蚀类型的判断是必不可少的。对于不同类型的建筑、不同程度的腐蚀要采取不同的措施。本文阐述了混凝土鋼筋腐蚀的各种原因和机制,提出了抗腐蚀材料和电化学防腐蚀等行之有效的防护手段。在实际建筑过程中,应该因地制宜,根据实际状况选择最合适的最佳的防护手段。
参考文献
[1] 王黎明.公路桥梁混凝土中钢筋腐蚀检测方法分析[J].全面腐蚀控制,2019(11):116-117.
[2] 廉发军.混凝土中氯离子对钢筋腐蚀及防腐方法[J].全面腐蚀控制,2019(6):96-97.
[3] 林华镜.钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究[J].江西建材,2015(18):131.
作者简介
吴玮(1988-),男,甘肃兰州人;学历:硕士研究生,职称:工程师,现就职单位:陕西地建房地产开发集团有限公司,研究方向:房屋建筑。