氯離子為什麼腐蝕鋼筋

1. 為什麼混凝土中氯離子對鋼筋銹蝕有影響

氯離子具有很強的氧化能力，能生成氯化鐵，氯化鐵是酸性物質，會改變鋼筋所內處環境的PH值，鋼筋在較低的PH值環境容下極易與空氣中的二氧化碳、水氣結合生成疏鬆多孔的鐵銹，同時體積膨脹7倍，賬裂混凝土，二氧化碳、水氣得以源源不斷浸蝕最終導致混凝土構件破壞。

2. NaCl和MgSO對混凝土中鋼筋腐蝕的不同影響

摻入或侵入氯鹽 氯離子對鋼筋鈍化膜的破壞作用最強,氯鹽通過混凝土中的毛細孔或微裂縫滲入到鋼筋的表面,直接攻擊鈍化膜,當鋼筋表面的氯離子量超過臨界值,鋼筋保護膜遭到破壞,如果能供給氧氣和水,就會造成鋼筋局部發生腐蝕,較典型的是含鹽環境,如化冰鹽、海洋環境、含鹽地下水等,並且其滲透深度很可能超過鋼筋的深度。因此氯鹽是威脅橋梁耐久性最危險的化學物質,且對鈍化膜產生局部性的破壞,使鋼筋表面產生點狀坑蝕。

3. 鋼筋阻銹劑的1氯離子對鋼筋的銹蝕機理

在水泥水化過程中生成大量的 Ca(OH) 2 ，使混凝土孔隙中充滿飽和的 Ca(OH) 2 溶液，其 pH 值大於 12。鋼筋在鹼性介質中，表面能生成一層穩定緻密的氧化物鈍化膜，使鋼筋難以銹蝕。
但是，當混凝土存在 C1 — 且 C1 — /OH — 的摩爾比大於 0.6 時，即使 pH>12 ，鋼筋表面的氧化物鈍化膜也可能被破壞而遭受銹蝕，這是由於氯離子在這些條件下可以穿透或活化鋼筋表面的氧化物保護膜，從而創造電化學腐蝕的條件。
氯離子穿透或活化氧化物保護膜，會使鋼筋各部位的電極電位不同而形成局部電池，發生電化學反應：
Fe+ 2C 1 — → [FeCl 2 ] 2 —
[FeCl 2 ] 2 — － 2e → FeCl 2
FeCl 2 很容易進入溶液並發生電離：FeCl 2 → Fe 2 + + 2Cl —
於是溶液中的 Fe 2 + 和 OH — 結合成 Fe(OH) 2。Fe (OH) 2 又和溶解在水中的氧作用生成 Fe(OH) 3 ，即：
4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O → 4Fe(OH) 3
而被腐蝕。而 Cl — 卻可以重新在鋼筋表面起作用，周而復始地促使鐵的陽極氧化過程而自身並不消耗。所以氯離子對鋼筋的腐蝕作用一旦發生，就會持續地無休止地進行下去，由此可見其危害性是相當巨大的。
另外，氯離子的存在還能造成鋼筋表面的局部酸化，降低 pH 值，從而進一步促進鐵的陽極氧化速度；在鋼筋內部存在應力或有外界電流作用時，氯離子將加劇應力或電化學腐蝕。
綜合上述研究分析結果，氯離子對混凝土中的鋼筋有明顯的破壞作用，為防患於未然，必須嚴格限制鋼筋混凝土中的氯離子含量，否則，其危害作用將會帶來嚴重後果。但是，當混凝土中的氯離子含量或外界滲入混凝土中的氯離子無法人為控制時，研究和實踐證明，在混凝土中摻加阻銹劑是阻止或減緩鋼筋銹蝕最經濟最簡便而有效的措施。

4. 說明混凝土碳化和氯離子侵蝕引起鋼筋銹蝕的機理

混凝土碳化摘自來網路：原源理空氣中CO2氣滲透到混凝土內，與其鹼性物質起化學反應後生成碳酸鹽和水，使混凝土鹼度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其鹼性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化後使混凝土的鹼度降低，當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。可見，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對於素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對於鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的鹼度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。[1]
至於氯離子可以和水反應生產酸性溶液，可以腐蝕鋼筋。

5. 為什麼鋼筋混凝土結構中,嚴禁使用含氯化物的水泥

1.
因為氯離子會降低混凝土鋼筋周圍的ph值，破壞了鋼筋表面的y-氧化鐵保版護膜，使得鋼筋權在氧和水的條件下發生電化學反應，造成鋼筋腐蝕，所以鋼筋混凝土結構中，嚴禁使用含氯化物的水泥。
2.
水泥里均含有氯離子，只不過其含量很小，出廠時也不需要檢測。之所以對氯離子有規定，是攪拌混凝土時攪拌水裡的氯離子含量必須滿足規范要求，例如：規范嚴格規定不允許使用海水作為攪拌用水，但通過檢測後可以用於養生；地下水使用前必須經過檢測等。

6. 為何氯鹽使根據混凝土裡的鋼筋生銹，而亞硝酸鹽卻能防銹

氯鹽使根據混凝土裡的鋼筋生銹：因為鋼筋的化學成分是C、SI、Mn、P、S。 氯離子Cl比這五種任何一種一種元素都活潑，所以就會與之反應從而改變鋼筋的化學成分，使之生銹。
硝酸鹽(NO2)-中的N為+3價，所以既有氧化性，又有還原性，有較強的氧化能力。 亞硝酸鹽中的N為+2價，在正常較難與其他物質反應，除非是高溫、高壓下才與極少數反應。

氯離子引起的鋼筋銹蝕
水下商品混凝土中，氯離子進行商品混凝土通常有兩種途徑：其一是「摻入如含有氯鹽的外加劑，使用海砂，施工用水含氯鹽，在含鹽環境中攪拌，澆築商品混凝土時，其二是」滲入「環境中的氯鹽通常通過商品混凝土的宏觀、微觀缺陷，滲入到商品混凝土中並達到鋼筋表面，直接或間接破壞商品混凝土的包裹作用及鋼筋鈍化的高鹼度兩種屏障，使之發生銹蝕繼而銹蝕產物體積膨脹，使商品混凝土保護層開裂與脫落;在海洋環境中的水下商品混凝土結構大都是這種情況。氯離子引起鋼筋銹蝕可以從以下幾個方面分析：
1破壞鈍化膜
商品混凝土屬於鹼性材料，其孔隙溶液的PH值為12-14，因而對鋼筋具有較好的保護作用，有利於鋼筋表面形成保護鋼筋的鈍化膜，但這種鈍化膜只有在高鹼環境中才是穩定的。假如四周環境PH值降到11.8時，鈍化膜就開始變得不穩定，當PH值繼續降到9.88時，鈍化膜就開始變得難以生存或逐漸破壞，使得進入商品混凝土中的氯離子吸附於鈍化膜處，並使鈍化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，從而使得鈍化膜被破壞。
2形成腐蝕電流
無論商品混凝土碳化還是氯離子侵蝕，都可以引起鋼筋部分銹蝕，在鈍化膜破壞處有腐蝕電流產生，在鈍化膜破壞還與未破壞區這間存在電位差，有宏電流產生，但微電流要比宏電流大得多。又因為氯離子的存在大大降低了商品混凝土的電阻率，並且氯離子和鐵離子的結合可以形成易容於水的氯化鐵，從而加速了腐蝕產物向外的擴散過程，並由於宏觀腐蝕電流在鈍化膜破壞區邊邊緣最大，使得靠近鈍化區的邊緣的局部鈍化膜破壞較快，這種現象稱為局部銹蝕鋼筋的「邊緣效應」。
3氯離子導電作用
正是由於商品混凝土結構中氯離子的存在，大大降低了陰、陽極之間的歐姆電阻，強化了離子通路，提高了腐蝕電流的效率，從而加速了鋼筋的電化學腐蝕過程，氯離子對商品混凝土中鋼筋銹蝕更嚴重更快速.而氯化物是鋼筋的一種活化劑，它能置換鈍化膜的氧而使鋼筋發生潰爛性腐蝕，而氯鹽是高吸濕性的鹽，它能吸收空氣中的水分變成液體，從而使氯離子從擴散作用變成滲透作用，達到氯離子，透過保護區去腐蝕鋼筋的目的。
4氯離子的陽極去極比作用
氯離子不僅促成了鋼筋表面的腐蝕電流，而且加速了電流的作用過程，陽極反應過程Fe→2e→Fe2，假如生成的Fe2不能及時搬運而積累於陰極表面，則陰極反應就會因此而受阻，相反，假如生成的Fe2能及時被搬走，那麼。陽極反應過程就會順利乃至加還進行，Cl與Fe相遇就會生成FeCl2，Cl能使Fe消失而加速陽極過程，通常把陽極過程受阻稱做陽極極化作用，而加速陽極過程者，稱作陽極去極化作用，氯離子正是發揮了陽極去極化作用的功能。
應該說明的是，在氯離子存在的商品混凝土中，鋼筋通常的銹蝕產物很很難找到FeCl2的存在，這是由於FeCl2是可溶的，在向商品混凝土內擴散碰到氫氧根離子，立即生成Fe2的一種沉澱物質又進一步氧化成鐵的氧化物，即通常說的「鐵銹」，由此可見，氯離子只起到了「搬運」的作用，而不被消失，也就是說進入商品混凝土的氯離子，會周而復始地起破壞作用，這也是氯鹽危害特點之一。

7. 為什麼氯離子可以腐蝕鋼筋

鋼筋混凝土是多抄相、不均質的特殊復雜體系鋼筋表面具有電化學不均勻性存在著電位較負的陽極區和電位較正的陰極區一般鋼筋表面總處於混凝土孔隙液膜中即鋼筋表面。陽極區和陰極區之間存在電解質溶液由於混凝土的多孔性其構築物總是透氣和透水的。即通常氧可以通過毛細孔道達到鋼筋表面作為氧化劑接受鋼筋發生腐蝕產生的自由電子。因此鋼筋表面存在活化狀態則可構成腐蝕電池鋼筋就會發生電化學腐蝕。但在正常情況下鋼筋在混凝土中不會發生腐蝕。這是因為鋼筋表面在鹼性混凝土孔隙液中生成鈍化膜發生陽極鈍化阻止了鋼筋的腐蝕。因此長期保持混凝土固有的高鹼性是保護鋼筋不受腐蝕、保證鋼筋混凝土構築物耐久性的有效途徑。但是在氯離子侵蝕嚴重的情況下鋼筋的腐蝕還是時有發生。