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某大桥混凝土层非外力破坏下的失效原因分析

发布:admin | 分类:常见问题 | 浏览:

大桥混凝土结构非外力破坏下的失效主要分为混凝土自身的破坏,及由于混凝土的自身变化造成增强钢筋的破坏。非外力引起混凝土结构破坏的因素主要有:混凝土的中性化、氯离子的侵蚀、硫酸盐的侵蚀、氧和水等因素。

1、大桥混凝土的中性化

大桥混凝土的中性化是指混凝土中的碱性物质与酸性物质进行反应,造成pH值降低的现象。酸性物质主要有:CO2、SO2、酸雨、酸性水、酸性固体物等。混凝土的碳化是最主要的中性化作用形式,是指大气中的CO2与混凝土中的Ca(OH)2起化学反应,生成中性的CaCO3:

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

水泥中性化的结果使混凝土碱度降低,从而使钢筋失去钝化层的保护。

2、氯离子的侵蚀

氯离子半径小,穿透能力强,能够加速钢筋腐蚀,对混凝土破坏主要表现在:(1)氯离子进入混凝土并到达钢筋表面,能破坏钢筋表面的钝化膜,使钢筋发生局部腐蚀;(2)氯离子的电化学作用,氯离子吸附并破坏钢筋局部钝化膜,露出钢铁基体,暴露区与周围钝化膜形成电化学腐蚀电池,使铁离子阳极反应过程发生,氯离子还强化腐蚀电池的导电性,加速电化学腐蚀过程。

3、硫酸盐的侵蚀

我国酸雨覆盖面积已达国土面积的30%,长江以南大部分区域是酸雨区,这使得混凝土的防酸雨措施显得非常重要。SO2、进一步氧化的SO3中和混凝土中的Ca(OH)2,使混凝土中性化和酸化,混凝土内的钢筋丧失碱性保护而发生腐蚀。同时,SO2、SO3溶于水所包含的SO2-2、SO2-4可直接促进钢筋的电化学腐蚀。根据统计数据,环境水中的硫酸根离子进入混凝土内部,与水泥的固相发生化学反应,生成难溶的盐矿物类———钙矾石和二水石膏,然后吸收大量的水而体积膨胀,造成混凝土的破坏。

4、氧和水的作用

氧参与钢筋腐蚀电化学过程的阴极反应,因而其腐蚀速度受到水中溶解氧扩散过程的控制。

阳极反应:Fe→Fe+++2e

阴极反应:1/2O2+H2O+2e→2OH-

二次反应:Fe+++2OH-→Fe(OH)2

如果氧供应充分的话,Fe(OH)2会逐步被氧化

成含水的四氧化三铁Fe3O4·mH2O和含水的三氧化二铁Fe2O3·nH2O。水不仅可加速混凝土的碳化作用,也为钢筋的腐蚀提供了条件。

5、其他的作用

影响混凝土耐久性的其他因素还包括冻融交替、干湿交替、微生物、碱—集料反应等。

 

 

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