㈠ 水下鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕的原因
水下鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕的原因有哪些呢，下面中達咨伏培詢招投標老師為你解答以供參考。
隨著時間的不斷推延，許多水下混凝土構件中的鋼筋逐漸被滲水而發生銹蝕，從而導致其構件的耐久性降低，結構安全性也降低[1].因此，引起的工程損壞事例不斷發生，由此帶來的工程損失及處理費用也迅速增加，這也引起了建築工程界和路橋部門的高度重視。其中，水下混凝土結構中鋼筋的銹蝕較為普遍，特別是沿海地區的閘、涵、橋、防護堤及鹽湖地區的水下混凝土較為嚴重，據資料顯示，施工質量較差的混凝土構件，因為鋼筋的銹蝕，正常使用幾年後，就會產生順筋脹裂，從而導致結構破壞，以致鋼筋混凝土的失效。
一、水下混凝土結構中鋼筋銹蝕的原因
混凝土在水化作用時，水泥中氯化鈣生成氫氧化鈣，使混凝土中含有大量的氫氧根離子，使PH值一般可達到12.5-13.5，鋼筋在這樣的高鹼環境中，表面容易生成一層鈍化膜[2]，研究結果表明，這種鈍化膜能阻止鋼筋的銹蝕，只有這層鈍化膜遭到破壞，鋼筋開始銹蝕。
1.1 、混凝土碳化引起鋼筋銹蝕
因為混凝土硬化後，表面混凝土遇到空氣中二氧化碳的作用，使氫氯化鈣慢慢經過化學反應變成碳唯廳豎酸鈣，使之鹼性降低，碳化到鋼筋表面時，使鈍化膜遭到破壞，鋼筋就開始腐蝕，眾所周知，大氣是二氧化碳的主要來源，大氣中通常含0.2%-0.3%的二氧化碳，而且只要有大氣存在的地方，就必然存在二氧化碳，而水下混凝土結構也有不少部分存在於二氧化碳環境中，對於普通的硅酸鹽而言，水化產生的氫氧化鈣可達到整個水化產物的10%-15%，它作為水泥水化產物之一，一方面，它是混凝土高鹼度的提供源和保證者，對保護鋼筋起著十分重要的作用；另一方面，它又是混凝土中最不穩定的成分之一，很容易與環境中的酸性介質發生中和反應，使混凝土碳化，並逐步延伸鋼筋，使鋼筋開始銹蝕[3]。
1.2、氯離子引起的鋼筋銹蝕
水下混凝土中，氯離子進行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，澆築混凝土時，其二是」滲入「環境中的氯鹽通常通過混凝土的宏觀、微觀缺陷，滲入到混凝土中並指大達到鋼筋表面，直接或間接破壞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,使混凝土保護層開裂與脫落[4];在海洋環境中的水下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：
1.2.1 破壞鈍化膜
混凝土屬於鹼性材料，其孔隙溶液的PH值為12-14[2]，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。如果周圍環境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。
1.2.2形成腐蝕電流
無論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」。
1.2.3氯離子導電作用
正是由於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，氯離子對混凝土中鋼筋銹蝕更嚴重更快速[5].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。
1.2.4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 ,如果生成的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，如果生成的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，在向混凝土內擴散遇到氫氧根離子，立即生成Fe(OH)2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。
1.2.5氯離子與水泥的作用及對鋼筋銹蝕的影響
水泥中的鋁酸三鈣，在一定條件下，可與氯鹽作用生成不溶性「復鹽」，從而降低了混凝土中游離氯離子的存在，從這個角度講，含鋁酸三鈣高的水泥品種有利於氯離子的侵害，海洋環境中優先選用鋁酸三鈣含量高的普通硅酸鹽水泥，然而，復鹽只有在鹼性環境下才能生成和保持穩定，當混凝土的鹼度降低時，復鹽會發生分解，重新釋放出氯離子來。在做鋼筋銹蝕實驗不難發現，如果大面積的鋼筋表面上具有高濃度的氯化物，則氯化物所引起的銹蝕是均勻的，但是在不均質的混凝土中，常見的局部銹蝕，導致點蝕[6].首先則是在很小的鋼筋表面上，混凝土孔隙液具有較高的氯化物濃度，形成破壞鈍化膜的具備條件，形成小陽極，此時，鋼筋表面的大部分仍具鈍化膜，成為大陽極，這種特點的由大陽極、小陰極組成的銹蝕電偶，由於大陰供養充電，使小陽極上的鐵迅速溶解而產生沉澱，小陰極區局部酸化，同時，由於大陰極區的陰極反應，生成氫氧化根離子，PH值增高，氯離子提高了混凝土的吸濕性，使得陰極與陽極之間的混凝土孔隙的歐姆電陰降低，這幾方面的自發變化，將使上述局部銹蝕電偶得以自發的一局部深入形式繼續進行。
二、評定與檢測水下混凝土構件中鋼筋的銹蝕狀態
為了減少鋼筋銹蝕對結構造成危害，需要即時了解現有的結構中的鋼筋銹蝕狀態，以便對鋼筋採取必要的措施進行預防，我們對鋼筋銹蝕的測試，可採用如下幾種方法：
2.1視覺法和聲音法
在常規的混凝土結構中，鋼筋銹蝕的第一視覺特徵是鋼筋表面出現大量的銹斑，顯然，只要檢查鋼筋表面就可以看到；有時，混凝土的表面下的裂縫發展到表面，混凝土最終開裂時可直接檢查鋼筋在早期可以用「發聲」方法估計下部裂縫引起的破壞。使用小錘敲擊表面，用聲波方面檢測順筋方向的裂縫的出現。
2.2氯離子的監測
它需要對鋼筋以上或周圍的混凝土進行采樣，一般通過鑽芯方法，然後用電測法或化學方法確定氯含量，最近，以有中和反應法儀器用於結構中氯離子含量的檢測。
2.3極化電阻法
極化電阻法（線形極化法）[7]作為一個銹蝕監測方法，已經成功的應用於生產工業和許多環境，該方法的原理是將銹蝕率與極化曲線在自由銹蝕電位處的斜率聯系在一起，可以用雙電極或三電極系統監測材料與環境偶合的銹蝕率。極化電阻法同樣檢驗混凝土中的定位的問題；一個小操作可對放在砼中任何需要的位置，但回填土料同樣是影響測量結果的一個非常關鍵性的因素。
2.4自然電位法
混凝土中的鋼筋與周圍介質在交界面上相互作用形成雙電層[8]，並與介質兩側產生電位差，電位差大小能反應鋼筋所處的狀態，既活化或鈍化狀態，自然電位通過測定鋼筋電極對照比電極的極對電位差來定性判定鋼筋銹蝕狀況，自然電位法設備簡單，價格便宜，操作方便，對混凝土的鋼筋銹蝕體系無干擾，自然電位法的判定標准如下：E>-200ml，鈍化狀態有5%銹蝕可能性；-200ml>E>-350ml。有50%可能銹蝕；E<-350ml, 95%的銹蝕的可能性。
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㈡ 為什麼要使用鋼筋除銹劑除銹
1. 鋼鐵在空氣中暴露時，會受到水、氧氣及其他介質的影響而產生銹蝕。
2. 銹蝕過程中，銹的成分和結構會隨氣候環境和時間變化。
3. 鋼鐵表面的銹層可分為內外兩層，外層為松銹，內層為窂銹。
4. 鐵銹的結構疏鬆多孔，含有水分，無法提供保護，導致繼續銹蝕。
5. 鋼筋除銹劑含有滲透劑，能滲透整個銹層，形成封閉性塗層。
6. 鋼筋除銹劑能將有害鐵化合物鈍化轉化，形成穩定的無害填料。
7. 封閉塗層阻止鋼筋繼續銹蝕，提供防銹防腐保護。
8. 在工地情況下，使用鋼筋除銹劑噴塗是簡便有效的除銹方法。
9. 噴塗後，表面形成防銹防腐膜，能在自然條件下保持半年以上不生銹。
㈢ 閽㈡潗鎬庝箞淇濆瓨涓嶅彉璐
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㈣ 混凝土鋼筋銹蝕檢測方法
1、 電化學法
電化學法是根據鋼筋銹蝕的電化學特性，通過一定的檢測方法來測定電參數，總結不同銹蝕情況下相應的規律，從而確定鋼筋的銹蝕程度或速度。目前該類方法主要有自然電位法、交流阻抗法、線性極化法、混凝土表面電阻率法、恆電量法、電化學雜訊法等。
1.1 自然電位法
自然電位法是現在應用zui廣泛的鋼筋銹蝕檢測方法。把鋼筋混凝土作為電極，通過測量鋼筋電極和參考電極的相當電勢來判斷鋼筋的銹蝕情況。
自然電位法的優點是設備簡單、操作方便。缺點是只能定性的判定鋼筋銹蝕的可能程度，不能定量測量鋼筋銹蝕比例；在混凝土表面有絕緣體覆蓋或不能用水浸潤的情況下不能使用該種方法進行測試。
1.2 交流阻抗法
交流阻抗法是對混凝土構件施加一個小的交流信號，通過測量和對比輸入與輸出信號振幅及相位之間的關系來判斷混凝土電極體系的性質。它不僅可以確定出電極的各種電化學參數，而且可以確定出電化學反映的控制步驟。通過交流阻抗譜隨時間的演變也可以研究電極過程的變化規律。該方法的缺點是，測量時間較長，儀器設備也比較昂貴，對低速率銹蝕體系需要低頻交流信號，測量也有一定的困難；分析方法復雜，測量的阻抗譜與構件的幾何尺寸有關，不適合現場測試。
1.3 線性極化法
線性極化法以過電位很小時（<10mV）過電位與極化電流呈線性關系作為理論依據。通過向測量區域施加一個小電流，測量該電流引起的電位變化，電位變化量與電流之比稱為極化電阻，極化電阻與銹蝕電流成反比。因此測定出極化電阻可以求得極化電流，根據法拉第定律可以將極化電流轉換為鋼筋的損失量。該方法測量方便快捷、測試精度較高。缺點是：現場構件的計算系數不容易准確測定；線性極化測量是建立在已知測量范圍的基礎上，由於測量時輸入信號會發生側向擴散，很難准確界定測量范圍的大小；儀器精度要求很高。
1.4 混凝土表面電阻率法
鋼筋銹蝕發生時，會產生電子的遷移，從而在混凝土表面發生電子分布差異，通過測量混凝土表面的電阻率分布情況判斷鋼筋的銹蝕可能性。該方法受混凝土表面水分含量和化學成分的影響。
2、 物理法
主要是通過測定與鋼筋銹蝕相關的電阻、電磁、熱傳導、聲波傳播等物理特性的變化來反映鋼筋的銹蝕狀況。常用方法有電阻棒法、渦流探測法、射線法、聲發射探測法等。該類方法的優點是操作方便，受環境的影響較小。缺點是容易受到混凝土中其它損傷因素的干擾；而且建立物理測定指標和鋼筋銹蝕量之間的對應關系比較困難。