混凝土的腐蝕是一個很復雜的物理的、物理化學的過程.由于混凝土腐蝕機理的復雜性,對混凝土腐蝕的分類還沒達成一個共同的認識,但一般都傾向于采用前蘇聯學者B·M.莫斯克文為代表所提出的分類方法[3].將混凝土的腐蝕分為3類:溶蝕性腐蝕、某些鹽酸溶液和鎂鹽的腐蝕、結晶膨脹型腐蝕. 所以,混凝土的腐蝕機理可從以下3類入手:物理作用、化學腐蝕、微生物腐蝕.
1.物理作用
物理作用是指在沒有化學反應發生時,混凝土內的某些成分在各種環境因素的影響下,發生溶解或膨脹,引起混凝土強度降低,導致結構受到破壞.物理作用主要包括2類:侵蝕作用和結晶作用.
(1)侵蝕作用:當環境中的侵蝕性介質(如地下軟水,河流、湖泊中的流水)長期與混凝土接觸時,將會使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在無壓力水的環境下,基礎周圍的水容易被溶出的Ca(OH)2飽和,使溶解作用終止.侵蝕作用僅僅發生在混凝土表面,影響不大.但在
流水或壓力水作用下, Ca(OH)2會不斷溶解、流失,使混凝土強度減小,pH值降低,孔隙率增大,腐蝕性介質更容易進入混凝土內部,如此循環,導致混凝土結構破壞.(2)結晶作用:混凝土是一種非常典型的孔隙材料.環境中的某些鹽類侵入到混凝土的毛細孔道中,在濕度較大時會溶解,但在濕度較低或低溫環境下會吸水結晶.隨著孔隙中晶體的不斷析出、積累,毛細孔中的晶體體積將不斷膨脹,對混凝土孔壁造成極大的結晶壓力,從而引起混凝土的膨脹開裂.寒冷地區的凍融破壞也屬于此類反應.
2.化學腐蝕
化學腐蝕是指混凝土中的某些成分與外部環境中腐蝕性介質(如酸、堿、鹽等)發生化學反應生成新的化學物質而引起混凝土結構的破壞.化學腐蝕可歸納為兩大類:分解類腐蝕和分解結晶復合類腐蝕.
(1)分解類腐蝕 混凝土中的有效成分與某些腐蝕性介質發生復分解反應,生成了新的物質.
(2)分解結晶復合類腐蝕 混凝土中的Ca(OH)2與腐蝕性介質發生反應,生成某些新的鈣鹽,這些鈣鹽在混凝土的毛細孔中可結合大量的水而形成體積較大的晶體,造成水泥石脹裂破壞. 1·1·3 微生物腐蝕
從目前來看,生物對混凝土的腐蝕問題尚未引起國內重視.據了解,獨聯體國家由于混凝土遭受生物腐蝕所造成的經濟損失,到20世紀90年代初已達到5·5億美元/a,而且還有繼續增加的趨勢.生物對混凝土的腐蝕大致有2種形式:
①生物力學作用.
②類似于混凝土的化學腐蝕. 1·2 鋼筋的腐蝕機理
電化學腐蝕是混凝土中鋼筋腐蝕的根本原因.鋼筋發生電化學腐蝕需具備以下幾個條件:
(1)有陰極、陽極和電位差;
(2)有離子通路(電解質);
(3)有電子通路.
多數情況下,鋼筋混凝土都滿足鋼筋腐蝕的電化學條件.通常在鋼筋表面的非鈍化區域處于活化狀態,形成腐蝕電池的陽極,可以自由釋放電子,形成電子通路;在鈍化區將形成腐蝕電池的大陰極,在該區域鋼筋表面存在足夠多的水和氧(電解質).由于鋼筋材質和表面的非均勻性,鋼筋表面總有可能形成電位差.因此,在潮濕環境下就可發生電化學反應,反應生成的Fe(OH)2不穩定,在氧氣充足的情況下,會進一步氧化成紅鐵銹,體積膨脹數倍,使得混凝土表面脹裂,鋼筋力學性能下降.
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