氯离子为什么腐蚀钢筋

1. 为什么混凝土中氯离子对钢筋锈蚀有影响

氯离子具有很强的氧化能力，能生成氯化铁，氯化铁是酸性物质，会改变钢筋所内处环境的PH值，钢筋在较低的PH值环境容下极易与空气中的二氧化碳、水气结合生成疏松多孔的铁锈，同时体积膨胀7倍，账裂混凝土，二氧化碳、水气得以源源不断浸蚀最终导致混凝土构件破坏。

2. NaCl和MgSO对混凝土中钢筋腐蚀的不同影响

掺入或侵入氯盐 氯离子对钢筋钝化膜的破坏作用最强,氯盐通过混凝土中的毛细孔或微裂缝渗入到钢筋的表面,直接攻击钝化膜,当钢筋表面的氯离子量超过临界值,钢筋保护膜遭到破坏,如果能供给氧气和水,就会造成钢筋局部发生腐蚀,较典型的是含盐环境,如化冰盐、海洋环境、含盐地下水等,并且其渗透深度很可能超过钢筋的深度。因此氯盐是威胁桥梁耐久性最危险的化学物质,且对钝化膜产生局部性的破坏,使钢筋表面产生点状坑蚀。

3. 钢筋阻锈剂的1氯离子对钢筋的锈蚀机理

在水泥水化过程中生成大量的 Ca(OH) 2 ，使混凝土孔隙中充满饱和的 Ca(OH) 2 溶液，其 pH 值大于 12。钢筋在碱性介质中，表面能生成一层稳定致密的氧化物钝化膜，使钢筋难以锈蚀。
但是，当混凝土存在 C1 — 且 C1 — /OH — 的摩尔比大于 0.6 时，即使 pH>12 ，钢筋表面的氧化物钝化膜也可能被破坏而遭受锈蚀，这是由于氯离子在这些条件下可以穿透或活化钢筋表面的氧化物保护膜，从而创造电化学腐蚀的条件。
氯离子穿透或活化氧化物保护膜，会使钢筋各部位的电极电位不同而形成局部电池，发生电化学反应：
Fe+ 2C 1 — → [FeCl 2 ] 2 —
[FeCl 2 ] 2 — － 2e → FeCl 2
FeCl 2 很容易进入溶液并发生电离：FeCl 2 → Fe 2 + + 2Cl —
于是溶液中的 Fe 2 + 和 OH — 结合成 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
而被腐蚀。而 Cl — 却可以重新在钢筋表面起作用，周而复始地促使铁的阳极氧化过程而自身并不消耗。所以氯离子对钢筋的腐蚀作用一旦发生，就会持续地无休止地进行下去，由此可见其危害性是相当巨大的。
另外，氯离子的存在还能造成钢筋表面的局部酸化，降低 pH 值，从而进一步促进铁的阳极氧化速度；在钢筋内部存在应力或有外界电流作用时，氯离子将加剧应力或电化学腐蚀。
综合上述研究分析结果，氯离子对混凝土中的钢筋有明显的破坏作用，为防患于未然，必须严格限制钢筋混凝土中的氯离子含量，否则，其危害作用将会带来严重后果。但是，当混凝土中的氯离子含量或外界渗入混凝土中的氯离子无法人为控制时，研究和实践证明，在混凝土中掺加阻锈剂是阻止或减缓钢筋锈蚀最经济最简便而有效的措施。

4. 说明混凝土碳化和氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的机理

混凝土碳化摘自来网络：原源理空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为钝化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。[1]
至于氯离子可以和水反应生产酸性溶液，可以腐蚀钢筋。

5. 为什么钢筋混凝土结构中,严禁使用含氯化物的水泥

1.
因为氯离子会降低混凝土钢筋周围的ph值，破坏了钢筋表面的y-氧化铁保版护膜，使得钢筋权在氧和水的条件下发生电化学反应，造成钢筋腐蚀，所以钢筋混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。
2.
水泥里均含有氯离子，只不过其含量很小，出厂时也不需要检测。之所以对氯离子有规定，是搅拌混凝土时搅拌水里的氯离子含量必须满足规范要求，例如：规范严格规定不允许使用海水作为搅拌用水，但通过检测后可以用于养生；地下水使用前必须经过检测等。

6. 为何氯盐使根据混凝土里的钢筋生锈，而亚硝酸盐却能防锈

氯盐使根据混凝土里的钢筋生锈：因为钢筋的化学成分是C、SI、Mn、P、S。 氯离子Cl比这五种任何一种一种元素都活泼，所以就会与之反应从而改变钢筋的化学成分，使之生锈。
硝酸盐(NO2)-中的N为+3价，所以既有氧化性，又有还原性，有较强的氧化能力。 亚硝酸盐中的N为+2价，在正常较难与其他物质反应，除非是高温、高压下才与极少数反应。

氯离子引起的钢筋锈蚀
水下商品混凝土中，氯离子进行商品混凝土通常有两种途径：其一是“掺入如含有氯盐的外加剂，使用海砂，施工用水含氯盐，在含盐环境中搅拌，浇筑商品混凝土时，其二是”渗入“环境中的氯盐通常通过商品混凝土的宏观、微观缺陷，渗入到商品混凝土中并达到钢筋表面，直接或间接破坏商品混凝土的包裹作用及钢筋钝化的高碱度两种屏障，使之发生锈蚀继而锈蚀产物体积膨胀，使商品混凝土保护层开裂与脱落;在海洋环境中的水下商品混凝土结构大都是这种情况。氯离子引起钢筋锈蚀可以从以下几个方面分析：
1破坏钝化膜
商品混凝土属于碱性材料，其孔隙溶液的PH值为12-14，因而对钢筋具有较好的保护作用，有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜，但这种钝化膜只有在高碱环境中才是稳定的。假如四周环境PH值降到11.8时，钝化膜就开始变得不稳定，当PH值继续降到9.88时，钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏，使得进入商品混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处，并使钝化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，从而使得钝化膜被破坏。
2形成腐蚀电流
无论商品混凝土碳化还是氯离子侵蚀，都可以引起钢筋部分锈蚀，在钝化膜破坏处有腐蚀电流产生，在钝化膜破坏还与未破坏区这间存在电位差，有宏电流产生，但微电流要比宏电流大得多。又因为氯离子的存在大大降低了商品混凝土的电阻率，并且氯离子和铁离子的结合可以形成易容于水的氯化铁，从而加速了腐蚀产物向外的扩散过程，并由于宏观腐蚀电流在钝化膜破坏区边边缘最大，使得靠近钝化区的边缘的局部钝化膜破坏较快，这种现象称为局部锈蚀钢筋的“边缘效应”。
3氯离子导电作用
正是由于商品混凝土结构中氯离子的存在，大大降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，强化了离子通路，提高了腐蚀电流的效率，从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程，氯离子对商品混凝土中钢筋锈蚀更严重更快速.而氯化物是钢筋的一种活化剂，它能置换钝化膜的氧而使钢筋发生溃烂性腐蚀，而氯盐是高吸湿性的盐，它能吸收空气中的水分变成液体，从而使氯离子从扩散作用变成渗透作用，达到氯离子，透过保护区去腐蚀钢筋的目的。
4氯离子的阳极去极比作用
氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电流，而且加速了电流的作用过程，阳极反应过程Fe→2e→Fe2，假如生成的Fe2不能及时搬运而积累于阴极表面，则阴极反应就会因此而受阻，相反，假如生成的Fe2能及时被搬走，那么。阳极反应过程就会顺利乃至加还进行，Cl与Fe相遇就会生成FeCl2，Cl能使Fe消失而加速阳极过程，通常把阳极过程受阻称做阳极极化作用，而加速阳极过程者，称作阳极去极化作用，氯离子正是发挥了阳极去极化作用的功能。
应该说明的是，在氯离子存在的商品混凝土中，钢筋通常的锈蚀产物很很难找到FeCl2的存在，这是由于FeCl2是可溶的，在向商品混凝土内扩散碰到氢氧根离子，立即生成Fe2的一种沉淀物质又进一步氧化成铁的氧化物，即通常说的“铁锈”，由此可见，氯离子只起到了“搬运”的作用，而不被消失，也就是说进入商品混凝土的氯离子，会周而复始地起破坏作用，这也是氯盐危害特点之一。

7. 为什么氯离子可以腐蚀钢筋

钢筋混凝土是多抄相、不均质的特殊复杂体系钢筋表面具有电化学不均匀性存在着电位较负的阳极区和电位较正的阴极区一般钢筋表面总处于混凝土孔隙液膜中即钢筋表面。阳极区和阴极区之间存在电解质溶液由于混凝土的多孔性其构筑物总是透气和透水的。即通常氧可以通过毛细孔道达到钢筋表面作为氧化剂接受钢筋发生腐蚀产生的自由电子。因此钢筋表面存在活化状态则可构成腐蚀电池钢筋就会发生电化学腐蚀。但在正常情况下钢筋在混凝土中不会发生腐蚀。这是因为钢筋表面在碱性混凝土孔隙液中生成钝化膜发生阳极钝化阻止了钢筋的腐蚀。因此长期保持混凝土固有的高碱性是保护钢筋不受腐蚀、保证钢筋混凝土构筑物耐久性的有效途径。但是在氯离子侵蚀严重的情况下钢筋的腐蚀还是时有发生。