在钢筋混凝土内钢筋的锈蚀,主要有两种情况,一种是钢筋保护层先遭破坏,从而导致钢筋的锈蚀,使钢筋截面逐渐减小,造成和混凝土之间的粘结力降低,影响构件的使用安全;另一种是钢筋先发生锈蚀,钢筋由于锈蚀而体积膨胀(约增大2倍以上),会使混凝土保护层破裂甚至脱落,从而降低结构的受力和耐久性能。尤其对预应力混凝土构件内的高强度钢丝,锈蚀造成的危害性更大。所以,对钢筋的锈蚀应引起高度重视。
(1)混凝土不密实或裂缝造成的锈蚀。①混凝土在浇筑过程中,由于振捣不实等原因易造成混凝土蜂窝、麻面或酥松等现象,这样就会使水、氧和其他酸碱等有侵蚀性的介质渗透到钢筋表面,导致钢筋的锈蚀。②空气中的相对湿度对钢筋锈蚀影响很大,相对湿度低于60%时,钢筋表面难以形成水膜,几乎不发生锈蚀;当空气相对湿度达到80%时,混凝土中的钢筋锈蚀发展较快;相对湿度接近100%时,混凝土的吸附水膜饱和,隔离了空气中的氧与钢筋的接触,使钢筋难以腐蚀。
(2)混凝土碳化和侵蚀性气体、介质的侵入造成的钢筋腐蚀。①空气中的二氧化碳气体被混凝土表层中的氢氧化钙的碱性溶液吸收,反应生成碳酸钙,这种现象称为混凝土的碳化。混凝土的碳化不断自内部深化,当碳化深度达到或超过钢筋保护层厚度时,钢筋表面的钝化膜遭到破坏,此时如有侵蚀性气体侵入,会使钢筋腐蚀。②混凝土的碳化对混凝土强度影响不大,但碳化能导致钢筋锈蚀。因为钢筋锈蚀后体积会膨胀,使混凝土和钢筋之间的粘结强度降低,从而影响构件的受力性能,尤其对于薄壳钢筋混凝土结构和预应力高强度钢丝构件等,容易造成严重的结构损坏事故。
(3)施工时混凝土内掺入较多的氯盐造成钢筋的腐蚀。①在混凝土冬季施工时,常用氯化钠作防冻剂,或为了提高混凝土早期强度,在混凝土内掺一些氯盐,如氯化钙等。这样,混凝土中过剩的氯盐会以氯离子的状态存在,而氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜,致使钢筋腐蚀。②氯盐能与水泥发生反应,易造成混凝土产生细微裂缝;同时,能使水泥水化作用不完全,收缩量增加,造成混凝土早期裂缝,再加上氯盐本身的吸湿性较大,这样加速了钢筋的腐蚀。③钢筋腐蚀生成物中的氯化铁水解性强,使氯离子能长期反复地起作用,因此,它的危害性是较严重的。
(4)高强度钢筋中的应力腐蚀。应力腐蚀是发生在预应力混凝土结构中的一种较特殊的腐蚀形式,它一般以微型裂缝的形式出现,并不断发展,直到破坏。这种腐蚀一般在钢筋表面只有轻微损害或看不见损害时就出现了,破坏发生是突然的,没有任何预兆,所以这种腐蚀非常危险。
(5)杂散电流导致钢筋的锈蚀。如直流电解厂、地下火车、电气化铁路等的电流泄漏,导致结构中的钢筋锈蚀。