2023年飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)(5篇)

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飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)論文篇一

摘要

大型土木工程結(jié)構(gòu)中,鋼筋混凝土的腐蝕對其結(jié)構(gòu)的耐久性具有很大的影響,混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕是影響結(jié)構(gòu)耐久性和安全性的重要因素之一。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕機(jī)理,抑制鋼筋腐蝕,應(yīng)控制好混凝土保護(hù)層厚度、氯離子含量和混凝土裂縫寬度,并應(yīng)采取有效措施提高混凝土的密實(shí)性、合理選擇飾面材料等。因而正確分析鋼筋腐蝕原因至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土；腐蝕；抑制措施；

thecorrosionandprotectionofreinforcedconcrete

structures

abstract:

largecivilengineeringstructure,thecorrosionofreinforcedconcretehasagreatinfluenceonthedurabilityofthestructure,thesteelcorrosionofconcretestructureisoneoftheimportantfactorsthataffectthestructuredurabilityandonthemechanismofconcretestructurereinforcementcorrosionandinhibitionofsteelcorrosion,shouldcontrolthethicknessofconcretecover,chlorideioncontentandconcretecrackwidth,andeffectivemeasuresshouldbetakentoimprovethecompactnessofconcrete,thereasonablechoicefacingmaterial,corrosionreasonandcorrectanalysisisverywords:reinforcedconcrete;corrosion;inhibitionofmeasures

引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋及混凝土兩種力學(xué)性能完全不同的材料所組成的復(fù)合材料，它具有材料來源簡單、價(jià)格低廉、穩(wěn)固耐用等特點(diǎn)[1],有效的利用了鋼筋的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，已成為最常見的建筑結(jié)構(gòu)。但是，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕會(huì)影響鋼筋的力學(xué)性能，降低了鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)

力，從而引起混凝土脹裂破壞，影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的可靠度、耐久性和適用性，在使用過程中常因腐蝕而提前失效,甚至導(dǎo)致事故發(fā)生,因而人們對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù)的研究越來越重視[2]。

1鋼筋混凝土簡介

鋼筋混凝土[3]（英文：reinforcedconcrete或ferroconcrete），是指通過在混凝土中參與鋼筋與之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組合材料，被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。澆筑混凝土之前，先進(jìn)行綁筋支模，也就是用鐵絲將鋼筋固定成想要的結(jié)構(gòu)形狀，然后用模板覆蓋在鋼筋骨架外面[4]。

1.1結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

目前在中國，鋼筋混凝土為應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，占總數(shù)的絕大多數(shù)，同時(shí)也是世界上使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最多的地區(qū)[5]?；炷潦撬啵▽こ９杷猁}水泥）與骨料的混合物。當(dāng)參與一定量水分的時(shí)候，水泥水化形成微觀不透明晶格結(jié)構(gòu)從而包裹和結(jié)合骨料成為整體結(jié)構(gòu)。鋼筋抗拉強(qiáng)度十分高，一般在200mpa以上[6]，故尋常人們在混凝土中參與鋼筋等加勁材料與之共同工作，由鋼筋承受其中的拉力，混凝土承受壓應(yīng)力部分。

1.2工作原理

鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質(zhì)決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似一致的線膨脹系數(shù)，不會(huì)由環(huán)境不同產(chǎn)生過大的應(yīng)力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力，有時(shí)鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合，當(dāng)此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時(shí)，尋常將鋼筋的端部彎起180度彎鉤[7]。此外混凝土中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護(hù)膜，使鋼筋相對于中性與酸性環(huán)境下更不易腐蝕[8]?；炷林袖摻罡g過程

2.1腐蝕孕育期t0:從澆注混凝土到混凝土碳化層深度達(dá)到鋼筋表面,或氯離子侵入開始破壞鋼筋鈍化層,即鋼筋開始腐蝕為止。

[9]2.2腐蝕發(fā)展期t1:從鋼筋開始腐蝕發(fā)展到混凝土保護(hù)層表面因鋼筋銹脹而出現(xiàn)破壞。

2.3腐蝕破壞期t2:從混凝土表面因鋼筋銹蝕腫脹開始破壞發(fā)展到混凝土嚴(yán)重脹裂、剝落破壞,達(dá)到不可容忍的程度,必需全面大修時(shí)為止。

2.4腐蝕危害期t3:鋼筋修飾已經(jīng)擴(kuò)大到使混凝土結(jié)構(gòu)區(qū)域性破壞,致使結(jié)構(gòu)不能安全使用[8]。尋常,t0t1t2t3。

3影響鋼筋腐蝕的因素

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕是一個(gè)十分繁雜的過程,一方面是由混凝土碳化,鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞,從而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,腐蝕結(jié)果在鋼筋表面生成紅鐵銹[10],體積膨脹數(shù)倍,引起混凝土開裂;另一方面是由于外加劑或原材料中含有氯鹽成分混入混凝土內(nèi),或由于環(huán)境中所含的氯鹽滲透到混凝土中,cl-進(jìn)入混凝土并到達(dá)鋼筋表面,穿透氧化膜,導(dǎo)致鋼筋表面局部鈍化膜破壞,使鋼筋表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕(坑蝕)。碳化和cl-的作用結(jié)果都是先腐蝕鋼筋,后引起保護(hù)層混凝土脹裂破壞,而保護(hù)層的破壞又加劇了鋼筋的電化學(xué)腐蝕[11]。

3.1水對混凝土中鋼筋腐蝕的影響

在混凝土中鋼筋發(fā)生腐蝕的過程中，水發(fā)揮著重要作用。水是混凝土中形成電解質(zhì)的必要條件[12]，也是使鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所必需的反應(yīng)物。此外，水還起到擴(kuò)散離子的作用，為化學(xué)反應(yīng)提供了適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)環(huán)境。水對鋼筋的腐蝕的影響與水的含量有關(guān)。綜合各種狀況，水對混凝土中鋼筋腐蝕的影響具有以下規(guī)律：

（1）當(dāng)混凝土孔隙水含量較多時(shí)，會(huì)引起腐蝕電位降低，從而加快鋼筋腐蝕速率。

（2）當(dāng)混凝土孔隙水含量處于飽和及過飽和時(shí)，腐蝕電位降低，但此時(shí)由于過氧控制下陰極的極限腐蝕電流降低，會(huì)導(dǎo)致鋼筋腐蝕速率下降。

（3）當(dāng)混凝土孔隙含水量極高時(shí)，會(huì)發(fā)生氧濃差極化，加快鋼筋腐蝕速率。

3.2溫度對鋼筋腐蝕速率的影響

在陽極區(qū)，溫度的升高使參與腐蝕反應(yīng)的離子的溶解度提高，從而使混凝土孔隙溶液中離子的活動(dòng)能力提高，提高了陽極的反應(yīng)速度。在陰極區(qū)，隨著溫度的升高，o2在水中的溶解度降低，當(dāng)溫度超過一定值后，離子溶解度也會(huì)降低，從而降低了鋼筋腐蝕速率[6]。

混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕速率由混凝土自身的材料性質(zhì)和外部的環(huán)境氣候條件共同決定。環(huán)境的相對濕度和環(huán)境與溫度的綜合效應(yīng)可對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕速度產(chǎn)生影響。水分及溫度對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕均有較大影響，僅考慮其單獨(dú)作用并不能真實(shí)地反映鋼筋腐蝕的規(guī)律。水和溫度對鋼筋的腐蝕是相互影響的，其共同作用不能單純地進(jìn)行疊加。水和溫度相互之間的關(guān)系具有以下特點(diǎn)[12]。

（1）在環(huán)境濕度一致的狀況下，混凝土的腐蝕速率隨著溫度的升高而增大，其增長速率隨著溫度的增加逐漸增大。

（2）在環(huán)境溫度一致的狀況下，混凝土的腐蝕速率隨著濕度的增大，在前期處于較平緩的發(fā)展，在后期增加幅度較大。

（3）環(huán)境的溫度與混凝土孔隙水含量對鋼筋腐蝕速率的影響并不是孤立的，鋼

筋腐蝕速率隨著溫度的升高，所需混凝土孔隙的水含量也相應(yīng)降低。

（4）溫度、濕度對混凝土腐蝕增長速率的影響也是不同的，總體來說，溫度效應(yīng)比濕度效應(yīng)的影響明顯。

3.3電化學(xué)對鋼筋腐蝕的影響

鋼筋腐蝕機(jī)理混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕過程實(shí)際是電化學(xué)腐蝕過程,其原理本質(zhì)上是氧化還原反應(yīng)[13]。這種氧化還原反應(yīng)是通過陽極反應(yīng)(氧化反應(yīng))和陰極反應(yīng)(還原反應(yīng))同時(shí)而分別進(jìn)行的,類似于將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿脑姵?反應(yīng)過程見圖1。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)分別看作是一個(gè)電極反應(yīng)過程,在具備陽極、陰極、陽極與陰極間的電連接及電解質(zhì)的條件下，以微觀腐蝕電池及宏觀腐蝕電池的形式，在陽極和陰極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。具體過程如下：鋼筋混凝土中，fe為陽極，o2與水共同構(gòu)成陰極，鋼筋為陽極與陰極間的電連接，混凝土孔隙液為電解質(zhì)。在陽極區(qū)和陰極區(qū)會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)：

陽極區(qū)反應(yīng)為fe→fe2++2e－

陰極區(qū)反應(yīng)為o2+2h2o+4e－→4oh－

陽極區(qū)產(chǎn)生的fe2+由鋼筋表面向周邊水溶液擴(kuò)散，陰極區(qū)產(chǎn)生的oh-由水溶液通過混凝土孔隙到達(dá)陽極，在這種狀況下會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：

fe2++2oh－→fe(oh)2fe(oh)又可與o2發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)：

在氧氣充足條件下，有4fe(oh)2+o2+2h2o→4fe(oh)3

2fe(oh)3→fe2o3+3h2o在氧氣不充足條件下，有fe(oh)2+o2→2fe2o3+3h2o

3.4氯鹽對鋼筋的腐蝕的影響

氯鹽對鋼筋的腐蝕是電化學(xué)腐蝕的一種,使用海砂、含氯鹽的施工用水、含氯鹽外加劑、在氯鹽環(huán)境中拌制和澆注混凝土是cl-進(jìn)入水泥石的主要途徑,這尋常是施工管理的問題。此外,cl-也可通過混凝土宏觀、微觀缺陷進(jìn)行侵入,這是綜合技術(shù)問題,與混凝土的多孔性、密實(shí)性、鋼筋表面的混凝土保護(hù)層等因素有關(guān)。

cl-進(jìn)入混凝土后,首先是破壞鋼筋表面的保護(hù)膜。保護(hù)膜尋常是fe的氧化物,能阻礙鐵基體與外界介質(zhì)發(fā)生,降低鋼筋的活性,又被稱為鈍化膜。該層氧化物遇水微溶呈堿性,cl-吸附在局部保護(hù)膜上可使該處的ph迅速降低,因絕大部分氯化物會(huì)不同程度地與水發(fā)生反應(yīng)(nacl、kcl、bacl除外),生成堿式鹽與鹽酸,使酸性加強(qiáng)。如fecl2+h2o→fe(oh)cl+hcl,其中fe(oh)cl為堿式氯化亞鐵,故cl-也可以歸為酸根[14]。

4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施

4.1降低混凝土中腐蝕性組分的滲透性

混凝土中腐蝕性組分的滲透是鋼筋發(fā)生腐蝕的必要條件。因此要抑制鋼筋的腐蝕可以從兩方面著手，一方面要盡可能控制混凝土中c1一的濃度和相對濕度;另一方面要選擇適當(dāng)?shù)乃嗥贩N以盡量提高混凝土的密實(shí)性及適當(dāng)增加混凝土層厚度以阻止腐蝕性組分的滲人。

4.2合理選擇飾面材料

結(jié)構(gòu)飾面裝修除了達(dá)到美觀效果外,還可達(dá)到保護(hù)結(jié)構(gòu)的重要目的。不同的飾面材料抑制外部環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的影響也不一樣。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)環(huán)境狀況合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的飾面材料[12]。

4.3采用鋼筋的陰極保護(hù)

陰極保護(hù)常作為一種補(bǔ)助措施來防止混凝土中鋼筋的腐蝕。在良好的導(dǎo)電介質(zhì)中，例如海水中，這可以通過在鋼筋上聯(lián)結(jié)犧牲陽極來實(shí)現(xiàn)。而在導(dǎo)電性差的環(huán)境中，例如在大氣中，這種陰極保護(hù)則在鋼筋和難溶性陽極之間施加電流實(shí)現(xiàn)。

4.4在混凝土中參與添加劑

為了改善混凝土某一方面的性能，或防止鋼筋的銹蝕，往往使用添加劑。譬如亞硝酸鈣、油酸乳化丁醋和二甲基乙醇胺常作為緩蝕劑添加到混凝土中[15]，可控制混凝土中鋼筋的腐蝕。但緩蝕劑的參與不能破壞混凝土的其他性能，陽極型緩蝕劑要特別慎用。

4.5防止雜散電流混入混凝土結(jié)構(gòu)

電氣火車、電車等以接地為回路的交通工具以及電焊機(jī)、電解槽等直流電力系統(tǒng)都可以引起雜散電流，正確的接地和隔離雜散電流源，可以有效地防止雜散電流引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電化學(xué)腐蝕[16]。

4.6進(jìn)行腐蝕檢測或監(jiān)測

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行定期的檢測或監(jiān)測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土

結(jié)構(gòu)的早期斷裂和潛在的事故隱患。根據(jù)檢測或監(jiān)測結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化工況條件，作出維修保養(yǎng)的決策。尋常采用物理方法和電化學(xué)方法來檢測或監(jiān)測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕[11]。

4.7提高混凝土的密實(shí)性

提高混凝土的密實(shí)性可抑制空氣和水分的侵入,抑制外界環(huán)境中氯離子和化學(xué)介質(zhì)滲透侵蝕,是抑制混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕的有效措施。

5結(jié)論

分析了鋼筋混