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氯盐对混凝土腐蚀的机理分析

作者: 发布于:2014-07-07 13:36:10 点击量:

 摘自田惠文等《海洋环境钢筋混凝土腐蚀机理和防腐涂料研究进展》   集团技术中心自2004年开始一直致力于管桩混凝土耐久性的研究,其主要研究方面为管桩混凝土的抗氯离子腐蚀性,抗硫酸盐腐蚀性和抗冻性。PHC管桩在沿海地区使用时会受到海水中氯盐的侵蚀,腐蚀混凝土中的钢筋,破坏混凝土结构。但氯盐是如何腐蚀管桩的及氯盐的腐蚀机理,相信大家还不甚了解,下面引用一篇文章进行简单介绍: 氯盐腐蚀机理   海水含有大量氯盐,对海洋环境中的钢铁具有强腐蚀性。氯离子引起的混凝土中钢筋腐蚀是造成钢筋锈蚀的最主要原因。   (1) 氯离子的侵入方式:①扩散作用:由于混凝土内部与表面氯离子浓度差异,氯离子自浓度高的地方向浓度低的地方移动称为扩散;②毛细管作用:在干湿交替条件下,混凝土表层含氯离子的盐水向混凝土内部干燥部分移动;③渗透作用:在水压力作用下,盐水向压力较低的方向移动称为渗透;④电化学迁移:即氯离子向电位高的方向移动。   海上大气区钢筋混凝土被侵蚀的主要因素是风带来细小的盐粒沉积于结构物表面,由于盐吸湿形成液膜,使构筑物受到氯离子污染。潮差区的饱水部分和处于水下部分构筑物一直接触海水,扩散和渗透起主要作用。浪溅区和潮差区的非饱水部分,扩散、毛细管和渗透共同作用,风浪强烈冲击可以导致混凝土层的严重破坏,氯离子侵入速度加快,这一区域又有充足的氧,使此区域的钢筋腐蚀最严重。   (2)破坏钝化膜:CL-是极强的去钝化剂,CL-进入混凝土中并达到钢筋表面,当它吸附于局部钝化膜处时,可使该处的pH值迅速降低。当pH值<11.5时,钝化膜就开始不稳定,当pH值<9.88时,钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐被破坏。CL-的局部酸化作用,可使钢筋表面pH值降低到4以下(酸性),于是该处的钝化膜就被破坏了,使钢筋暴露于腐蚀环境中。   (3)形成腐蚀电池:CL-对钢筋表面钝化膜的破坏首先发生在局部(点),使这些部位(点)露出了铁基体,与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差,铁基体作为阳极而受腐蚀,大面积的钝化膜区作为阴极发生氧的还原反应,如下式, 阳极区: 阴极区: 总反应:   腐蚀电池作用的结果在钢筋表面产生点蚀(坑蚀),由于大阴极(钝化膜区)对应于小阳极(钝化膜的破坏点),坑蚀发展十分迅速,这就是CL-对钢筋表面产生“坑蚀”的原因所在。   (4)氯离子的阳极去极化作用:氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池,而且加速电池作用的过程。阳极如上式,如果生成的Fe2+不能及时搬运走而积累于阳极表面,则阳极反应就会因此而受阻;如果生成的Fe2+能及时被搬运走,阳极反应就会顺利进行乃至加速进行。Fe2+和CL-生成可溶于水的FeCL2,然后向阳极区外扩散,与本体溶液或阴极区的OH-生成俗称“褐锈”的Fe(OH)2遇孔隙液中的水和氧很快又转化成其他形式的锈。FeCL2生成Fe(OH)2后,同时放出CL-,新的CL-又向阳极区迁移,带出更多的Fe2+,从而加速阳极过程。通常把加速阳极的过程,称作阳极去极化作用,CL-正是发挥了阳极去极化作用的功能,其反应式为,   Fe(OH)3若继续失水就形成水化氧化物FeOOH(即为红锈),一部分氧化不完全的变成Fe3O4(即为黑锈),在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层呈多孔状,即使锈层较厚,其阻挡进一步腐蚀的效果也不大,因而腐蚀将不断向内部发展。 CL-不构成腐蚀产物,在腐蚀中也未被消耗,如此反复对腐蚀起催化作用。可见CL-对钢筋的腐蚀起着阳极去极化作用,加速钢筋的阳极反应,促进钢筋局部腐蚀,这是氯离子侵蚀钢筋的特点。