影响局部腐蚀的结构因素

混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护摘要：钢筋混凝土结构从出现到21世纪，经历了比较久的发展时期，并且依旧占据着建筑结构中最重要的一部分。

然而，近年来的工程实际情况表明，在役钢筋混凝土结构因为耐久性问题而引起破坏的现象越来越严重，因此，有必要对钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响做研究。

尤其是混凝土中影响钢筋锈蚀的因素和针对这些因素所采取的措施。

关键词：混凝土结构；耐久性；钢筋锈蚀；预防措施Factors Influencing The Corrosion ofSteel In Concrete And Its ProtectionAbstract：From being create to twenty-first century，Reinforced concrete structure experienced a period of development for a long time, and still plays the most important part of the building structure. However, the actual situation of the project shows that in recent years, the damage caused by durability problems in existing reinforced concrete structure is more and more serious, which is leaded by the orrosion of steel bar give a large part. Therefore, it is necessary to do research on the influence of reinforcement corrosion on the durability of concrete structures. Especially the influence factors of steel corrosion in concrete and the measures taken in response to these factors.Keywords：reinforced concrete structure；durability；corrosion；prevention measures0 引言最开始人们认为，钢筋混凝土结构很好地结合了钢筋与混凝土材料的优点，可模性好、可塑性强、整体性好、耐久性好、后期维护费用较低以及易于就地取材等诸多优点使得当今世界上的建筑大多选择采用钢筋混凝土结构。

题型：填空，名词解释，简答题，分析题第1章金属电化学腐蚀基本理论1.掌握腐蚀的定义与分类。

腐蚀—指材料由于环境作用引起的破坏或变质。

金属腐蚀—指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。

按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。

按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。

2.化学腐蚀：金属与电介质直接发生化学作用而引起的破坏。

腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用而产生腐蚀，没有电流产生，为单纯的氧化还原反应。

电化学腐蚀：金属表面与电解质水溶液或熔盐所形成局部电池所产生的腐蚀。

表现为阳极失去电子，阴极得到电子以及产生电流。

3.熟练掌握常见的局部腐蚀类型。

应力腐蚀破坏：拉应力与腐蚀介质联合作用发生开裂破坏。

腐蚀疲劳：腐蚀介质与交变应力或脉冲应力作用下产生的腐蚀。

磨损腐蚀：摩擦副在腐蚀介质中产生的腐蚀。

孔腐蚀：腐蚀集中在某些活性点上，蚀孔直径等于或小于蚀孔深度。

晶间腐蚀：腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属强度急剧降低。

缝隙腐蚀：发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。

电偶腐蚀：在电解液中，异种金属接触时，电位较正金属促使电位较负的金属加速其腐蚀。

4.掌握金属腐蚀的历程。

金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程，即氧化还原反应。

根据氧化还原反应发生的条件不同，将金属的腐蚀历程分为两种类型：化学腐蚀(Chemical corrosion)，其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应点上完成。

例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。

电化学腐蚀(Electrochemical corrosion)，其特点是金属的腐蚀存在两个同时进行却相互独立的氧化还原过程，即阳极反应(anode reaction)和阴极反应(cathode reaction)。

例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀。

第五节影响腐蚀的结构因素一、力学因素（一）应力腐蚀破裂（SCC）：简称应力腐蚀在拉应力和腐蚀性介质联合作用下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏1.应力腐蚀产生条件应力腐蚀是:应力与腐蚀介质综合作用的结果。

⑴应力的性质必须是拉应力,而压应力的存在不仅不会引起SCC,甚之可以使之延缓。

拉应力的来源：①工作应力；②制造加工过程的应力;譬如剪、冲、切削等冷加工;锻造、焊接、热处理;以及装配过程;都会产生残余应力。

残余应力造成的SCC事故,远高于工作应力所占的比例,其中尤以焊接应力为最。

※有效应力（指工作应力与残余应力之和）如果有效应力＜某一应力水平,就不会发生SCC。

如图.应力腐蚀特点：①应力值越大,到达破裂的时间越短。

②SCC往往是在结构尺寸变化不大,亦即均匀腐蚀甚微的情况下发生的。

③属脆性断裂（即使材料塑性很好）。

⑵环境因素产生SCC的另一重要条件是(包括腐蚀介质性质、浓度、温度)发生腐蚀时：材料与其对应的环境条件是特定的；即只有材料和环境，满足特定组合时，才能发生这类腐蚀破坏。

最早发现的这种特定组合为数不多,例如:“黄铜－氨溶液”、“奥氏体不锈钢－含Cl－溶液"、"碳钢－OH－溶液等；2. 应力腐蚀机理目前要提出一个统一的理论尚有困难。

解释SCC机理的学说很多,如电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论以及应力吸附破裂理论等等。

下面仅对电化学阳极溶解理论作扼要介绍。

①认为合金中,存在一条阳极溶解的“活性途径”；腐蚀沿这些途径优先进行,阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。

②小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池：大阴极→耗氧反应腐蚀产物→碱性金属氧化物；③裂纹中形成闭塞电池：④裂纹尺寸很小,内部的溶液不易与外部发生对流交换,溶液将不断浓缩,浓缩的电解质溶液水解而被酸化（生成HCI）：⑤促使裂纹尖端的阳极快速溶解；⑥在应力作用下,使裂纹不断扩展,直至破裂。

活性途径：主要是：晶粒边界，塑性变形引起的滑移带以及由于应变引起表面膜的局部破裂等处。

钢结构构件的耐腐蚀性和应用钢结构作为现代建筑中广泛应用的一种结构体系，拥有高强度、高造价比、施工期短等优势。

然而，在钢结构的使用过程中，腐蚀是一项不可避免的问题。

因此，如何提高钢结构构件的抗腐蚀性能，提升其使用寿命，是一个亟待解决的议题。

一、钢结构构件腐蚀形式及影响因素钢结构构件的腐蚀形式主要包括氧化腐蚀、电化学腐蚀和应力腐蚀。

氧化腐蚀包括普通腐蚀和局部腐蚀，是钢结构最常见的腐蚀形式。

电化学腐蚀则是以钢结构表面的阳、阴极产生电流为基础，导致钢结构中的阳、阴极产生氧化、还原反应而腐蚀的一种方式。

而应力腐蚀则是在合适的应力和腐蚀介质下，钢结构将发生裂纹、变形等现象，导致结构失效。

除了腐蚀形式外，环境因素也是影响钢结构耐腐蚀性的因素之一。

例如，海洋环境下钢结构会遭受海水侵蚀，而在城市公路及桥梁上，则经常受到酸雨的侵袭。

二、钢结构构件耐腐蚀性提升的途径1. 打造合适的防腐保护层防腐保护层是保护钢结构的重要部分，其在一定程度上可以提高钢结构的耐腐蚀能力，防止结构受到氧化或其他类型腐蚀损害。

常见的防腐保护层包括涂层、电镀和热浸镀。

其中，涂层是膜层涂覆在钢结构表面，主要能保护结构表面不受化学反应的损伤。

但是，非正常的损伤或划伤将导致表面膜层失效，这时候，黄蜡、沥青复合膜、黏土材料和玻璃钢复合膜等为表面涂层提供了新的选择。

而电镀和热浸镀则可以使铬、锌等金属镀到钢板上形成保护层。

2. 选择合适的材料在钢结构的设计过程中，材料的选择是非常关键的。

钢结构的材料可以根据其腐蚀状况分为常规钢材和耐蚀钢材。

耐蚀钢材可以作为钢结构或钢构件的一种重要材料，不仅在防止结构腐蚀方面优势独特，而且还有较高的塑形性和抗风力作用。

但是，耐蚀钢的使用与钢材普遍存在的问题有着密切关系。

由于其品种和规格不同，也会导致在贮存、运输和加工过程中出现问题。

3. 修补及更换由于耐蚀钢材成本较高，因此钢结构外受损时，对其的修补尤其重要。

最常见的修补方式是采用堆焊，即在损坏表面上焊上一层新的金属，形成保护层。

第五章：局部腐蚀在绪论中我们已说过，根据腐蚀形式可将腐蚀分为两大类：全面腐蚀和局部腐蚀。

全面腐蚀的机理是假定金属表面上为一个自然腐蚀电位，但实际上是微阴极和微阳极位置变换不定的、数量众多的腐蚀原电池，从而使整个金属表面在介质中都处于活化状态，使金属表面都遭受了腐蚀。

全面腐蚀往往造成金属的大量损失，但从技术观点来看，这类腐蚀并不可怕，不会造成突然事故，它可以预测和防止。

（如纯金属和均匀合金自溶解过程）。

局部腐蚀的特点是腐蚀仅局限或集中于金属某一特定部位。

局部腐蚀的阴极和阳极一般可以截然分开，局部腐蚀的预测和防止都存在困难，腐蚀破坏往往在没有预兆情况下突然发生，会造成突然事故，危害性大，本章主要讲局部腐蚀（通常局部腐蚀阴极面积大，阳极面积小）§1 电偶腐蚀电偶腐蚀又称接触腐蚀或双金属腐蚀，当两种金属或合属接触时，两金属之间存在着电位差，由该电位差使电偶电流在它们之间流动，使电位较负的金属腐蚀加剧，而电位数正的金属受到保护。

这种现象称电偶腐蚀、异金属腐蚀或接触腐蚀。

电偶腐蚀在工程中是常见的一种局部腐蚀形态，如黄铜零件和紫铜管在热水中能造成腐蚀。

在这个电偶腐蚀时，黄铜腐蚀加速而造成脱锌现象。

一.电偶腐蚀原理【1】p100－101：为什么会产生电偶腐蚀，当然从腐蚀原电池原理中也能得到回答，但若从混合电位理论出发，可以更清楚地解释电偶腐蚀效应。

由电化学腐蚀动力学可知，两金属偶合后的腐蚀电流强度与电位差、极化率及欧姆电阻有关。

接触电位差愈大，金属腐蚀愈严重，因为电偶腐蚀的推动力愈大。

电偶腐蚀速度又与电偶电流成正比，其大小可用下式表示：式中，Ig为电偶电流强度，Ec、E A分别为阴、阳极金属偶接前的稳定电位，Pc，PA为阴、阳极金属的极化率，Sc、S A为阴、阳极金属的面积，R为欧姆电阻(包括溶液电阻和接触电阻)。

由式可知，电偶电流随电位差增大和极化率、欧姆电阻的减小而增大；从而使阳极金属腐蚀速度加大，使阴极金属腐蚀速度二金属偶接之前，金属1和2的自腐蚀电位分别为E l 和E 2，它们的自腐蚀电流分别为1i 和2i (如图6—2) （图7－28）。

钢结构腐蚀机理及影响因素初探作者：贾勇来源：《科学之友》2009年第05期摘要：20世纪以来，钢结构在全球得到很大发展，但是钢结构的腐蚀问题也越来越明显地凸显出来。

文章通过钢结构的腐蚀类型、腐蚀机理和影响钢结构腐蚀的因素的研究，提出钢结构的防腐措施。

关键词：钢结构；腐蚀；腐蚀机理；影响因素中图分类号：TQ630.17+9文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)14-0033-031钢结构腐蚀的类型和机理钢的腐蚀源于热力学性质的不稳定。

钢是铁制成的，而铁则是高炉中用焦炭中的碳对赤铁矿（Fe2O3）还原而得到的。

这一过程可用简单的化学反应式表示如下：2Fe2O3+3C→4Fe+3CO3（铁矿）（焦炭）（铁）（气体）该反应在极高温下发生，此过程中需要大量的能量，生成的最终产物铁和最终的钢是不稳定的。

其结果：当钢暴露于潮湿及有氧的环境中，铁将趋向于回复成原来的形态。

Fe+O2+3H2O→Fe2O3+3CO3（铁）（铁锈）铁锈是铁氧化物的水合物，其成分类似于赤铁矿，从而可解释在大多数情况下铁为何容易生锈，可以认为这个过程就是形成钢铁原始矿石的自然反应。

1.1 腐蚀的定义许多著名的学者对腐蚀的定义都有自己的表述。

20世纪50年代前对腐蚀的定义只局限于金属的腐蚀。

它是指金属与周围介质（主要是液体与气体）发生化学反应、电化学反应或物理溶解而产生的破坏。

随着非金属材料（如高分子合成材料）的迅速发展，从20世纪50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有材料。

有人把腐蚀定义为：“由于材料和它所处的环境发生反应而使材料和材料的性质发生恶化的现象”。

也有人定义为：“腐蚀是由于物质与周围环境作用而产生的损坏”。

的确，非金属也存在腐蚀现象，如砖石的风化、木材的腐烂、塑料和橡胶的老化等都是腐蚀问题。

由于金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，同时金属也是极易遭受腐蚀的材料，所以本文主要讨论金属材料的腐蚀与防护问题。

腐蚀及腐蚀的控制许多物品和构件涂漆主要是为了装饰；即：改变其外观。

使用保护涂料时，其目的则是为了保护表面免遭腐蚀。

当然，大多数涂料施工在表面上起着保护和装饰双重作用。

基本了解腐蚀过程将有助于使检查人员懂得为什么要使用保护涂料，并学会应用将碰到的各种配套。

每个人都亲眼目睹过一种或多种形式的腐蚀。

在工作场所和日常生活中有许多关于腐蚀的实例。

定义NACE 按如下定义腐蚀:腐蚀是一种材料(通常为金属)因与周围环境发生反应而变坏的现象。

该定义范围甚广，并说明除了金属以外，其它材料例如：混凝土，木材和塑料等也会变坏或遭受腐蚀。

对于本讨论，我们将主要关注用于建造业的钢材以及其它金属的电化学腐蚀。

[在本大纲的高级单元中，我们将研究混凝土的‘腐蚀’并发现钢筋混凝土的损坏往往由于增强(钢)筋遭受腐蚀而造成。

] 腐蚀是一种遵循科学规律的自然现象或过程，所以我们不应对腐蚀发生的现实情况感到惊奇。

几乎所有材料暴露于自然环境中都会变坏。

例如：铁或钢暴露于空气和水中时，我们会看到锈在几小时内逐步显现出来，出现我们所熟悉的红棕色氧化铁。

有时甚至会在几分钟内产生腐蚀。

如果是其它材料，例如：用铜，黄铜，锌，铝或不锈钢代替铁，也会发生某种程度的腐蚀，但可能所花时间较长。

这些材料腐蚀速率降低的一个原因是由于铜，锌，铝或铬形成了保护性金属氧化物。

这种氧化层虽然相当薄，但对不断的侵蚀形成了一种保护屏障，因而降低了腐蚀速率，使其几乎处于停止状态。

这种自然过程称作钝化。

无论是氧化物，碳酸盐，氯化物，硫酸盐，还是其它化合物，这一表面层的形成是耐腐蚀的主要因素，特别是如果表面层能有效地将金属与所处环境隔离开来。

这种自然形成的涂层必定是既具耐扩散性又具耐水性。

措施进行保护，金属最终必将遭至损坏。

在大多数情况下，保护涂料用于在金属表面上生成人工保护层并延长金属的有使用寿命。

通常认为金属的腐蚀与电化学有关。

电流通过电解质气。

[我们称这种腐蚀过程为电化学反应(有时也称作电池作用)的化学反应。