1、江朝华江朝华海上风电机组基础防腐蚀海上风电机组基础防腐蚀第六章：海上风电机组基础防腐蚀第六章：海上风电机组基础防腐蚀主要内容主要内容6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及海上风电机组基础的腐蚀分区及特点特点6.2 6.2 海上风电机组基础的腐蚀类型及海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素影响因素6.3 6.3 海上风电机组基础的腐蚀类型及海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素影响因素本章主要内容本章主要内容6.1海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点6.1.1海水的性质海水的性质6.1.2腐蚀特点及机理腐蚀特点及机理6.1.3腐蚀分区腐蚀分区6.2海上风电机组基础的
2、腐蚀类型及影响海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素因素6.2.1钢结构的腐蚀类型及影响因素钢结构的腐蚀类型及影响因素6.2.1.1钢结构腐蚀类型钢结构腐蚀类型6.2.1.2钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素6.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.2.2.1混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型 6.2.2.2混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素6.3海上风电机组基础的防腐蚀措施及要海上风电机组基础的防腐蚀措施及要求求6.3.1钢结构的防腐蚀措施及要求钢结构的防腐蚀措施及要求6.3.1.1钢结构防腐蚀措施钢结构防腐蚀措施6.3.2混凝土结构的防腐蚀措施及
3、要混凝土结构的防腐蚀措施及要求求6.3.2.1混凝土结构防腐蚀措施混凝土结构防腐蚀措施6.3.2.2混凝土结构放腐蚀要求混凝土结构放腐蚀要求主要参考资料主要参考资料1 JTS 153-3-2007海港工程钢结构防腐蚀技术规范海港工程钢结构防腐蚀技术规范 S.北京：人民交通出北京：人民交通出版社，版社，2007.2 JTS 275-2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规海港工程混凝土结构防腐蚀技术规 S.北京：人民交通出北京：人民交通出版社，版社，2000.3 GB 50010-2002混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 S.北京北京:中国建筑工业出版社出版，中国建筑工业出版社出版，2002.
4、4 JTS 202-2-2011水运工程混凝土质量控制标准水运工程混凝土质量控制标准 S.北京：中华人民共和北京：中华人民共和国交通运输部，国交通运输部，2011.5柯伟，杨武柯伟，杨武.腐蚀科学技术的应用和实效案例腐蚀科学技术的应用和实效案例M.北京：化学工业出版北京：化学工业出版社，社，2006.6夏兰廷等夏兰廷等.金属材料的海洋腐蚀与防护金属材料的海洋腐蚀与防护M.北京：冶金工业出版社北京：冶金工业出版社,2003.7侯保荣等侯保荣等.海洋腐蚀与防护海洋腐蚀与防护M.北京：科学出版社北京：科学出版社 1997.概概 述述中国工程院：中国工程院：1998年，海洋腐蚀损年，海洋腐蚀损失失10
5、00亿亿侯保荣院士：侯保荣院士：2009年，年，腐蚀损失腐蚀损失 1 万亿万亿概概 述述 海上风电场与海港码头、海上大桥、海洋采油平台等大型海上构筑物所处的环境条件相似，受到波浪、水流、冰棱等环境因素的作用。此外，由于风电机组运行过程中产生的振动，使得基础容易产生疲劳损伤。因此，采取长期有效的防腐蚀措施，对于确保海上风电机组基础的安全具有十分重要的意义6.1 6.1 海上风机基础腐蚀特点海上风机基础腐蚀特点 海水的性质海水的性质海水的中性特征（海水的中性特征（pHpH在在7.27.2-8.68.6之间）以及大量氧的存之间）以及大量氧的存在决定了大多数结构金属和合金在海水中的腐蚀历程在决定了大多
6、数结构金属和合金在海水中的腐蚀历程的特征的特征海水的含盐量高：海水中，除了主要的阳离子（海水的含盐量高：海水中，除了主要的阳离子（Na+Na+，Mg2+Mg2+，Ca2+Ca2+，K+K+）和阴离子（）和阴离子（Cl-Cl-，SO42-SO42-，HCO3-HCO3-，Br-Br-）外，海水中含）外，海水中含量较少的其他组分在腐蚀方面也有着一定的意义。例如臭氧、游量较少的其他组分在腐蚀方面也有着一定的意义。例如臭氧、游离的碘和溴（强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂）、硅酸的化合离的碘和溴（强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂）、硅酸的化合物（可能的缓蚀剂）物（可能的缓蚀剂）海水的另一个重要的性质是海水中
7、能很好离解的盐类海水的另一个重要的性质是海水中能很好离解的盐类的总含量很高，这使海水成为一种电导性很高的电解的总含量很高，这使海水成为一种电导性很高的电解液液6.16.1海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点6.1.26.1.2腐蚀特点及机理腐蚀特点及机理 由于材料的行为会随暴由于材料的行为会随暴露条件（海洋环境）的不同露条件（海洋环境）的不同而发生很大的变化，海洋腐而发生很大的变化，海洋腐蚀通常按所涉及的具体环境蚀通常按所涉及的具体环境区域来讨论。这些区域是：区域来讨论。这些区域是：海洋大气区、浪溅区、水位海洋大气区、浪溅区、水位变动区、水下区和泥下区，变动区、水下
8、区和泥下区，如图如图6-16-1所示。从海洋大气到所示。从海洋大气到海泥的不同海洋环境区域，海泥的不同海洋环境区域，各种环境因素变化很大，对各种环境因素变化很大，对钢结构及混凝土结构的腐蚀钢结构及混凝土结构的腐蚀作用也有所不同。作用也有所不同。图图 6-1 6-1 海洋腐蚀区域示意图海洋腐蚀区域示意图6.16.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点 海洋大气区腐蚀海洋大气区腐蚀研究表明：海洋大气腐蚀环境远比内陆大气环境恶劣研究表明：海洋大气腐蚀环境远比内陆大气环境恶劣海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高 4-54-5倍倍海洋
9、大气海洋大气是指海面飞溅区以上的大气区和沿岸大气区是指海面飞溅区以上的大气区和沿岸大气区，具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循具有比普通大气湿度大、盐分高、温度高及干、湿循环效应明显等特点环效应明显等特点海洋大气湿度大，易在钢铁表面形成水膜，海洋大气湿度大，易在钢铁表面形成水膜，COCO2 2、SOSO2 2和一些盐分溶解在水膜中，形成导电良好的液膜电解和一些盐分溶解在水膜中，形成导电良好的液膜电解质，是电化学腐蚀的有利条件质，是电化学腐蚀的有利条件6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点浪溅区腐蚀浪溅区腐蚀由于波浪和海水飞溅，海水与空气充分接
10、触，海水含由于波浪和海水飞溅，海水与空气充分接触，海水含氧量达到最大程度，浪溅区海水的冲击也加剧材料的氧量达到最大程度，浪溅区海水的冲击也加剧材料的破坏；此外海水中的气泡对钢表面的保护膜及涂层来破坏；此外海水中的气泡对钢表面的保护膜及涂层来说具有较大的破坏性，漆膜在浪花飞溅区通常老化得说具有较大的破坏性，漆膜在浪花飞溅区通常老化得更快更快海洋浪溅区是指平均高潮线以上海浪飞溅所能湿润的区海洋浪溅区是指平均高潮线以上海浪飞溅所能湿润的区段。段。海洋浪溅区除了海盐含量、湿度、温度等大气环境海洋浪溅区除了海盐含量、湿度、温度等大气环境中的腐蚀影响因素外，还要受到海浪的飞溅，浪溅区的中的腐蚀影响因素外，
11、还要受到海浪的飞溅，浪溅区的下部还要受到海水短时间的浸泡，干湿交替频繁下部还要受到海水短时间的浸泡，干湿交替频繁浪溅区是所有海洋环境中腐蚀最为严重的部位浪溅区是所有海洋环境中腐蚀最为严重的部位6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点水位变动区腐蚀水位变动区腐蚀此外海洋生物能够栖居在水位变动区内的建筑物表面上，附着均此外海洋生物能够栖居在水位变动区内的建筑物表面上，附着均匀密布时能在钢表面形成保护膜减轻建筑物的腐蚀；局部附着时，匀密布时能在钢表面形成保护膜减轻建筑物的腐蚀；局部附着时，会因附着部位的钢与氧难于接触而产生氧浓差电池，使得生物附会因附着部位的钢
12、与氧难于接触而产生氧浓差电池，使得生物附着部位下面的钢产生强烈腐蚀着部位下面的钢产生强烈腐蚀水位变动区是指平均高潮位和平均低潮位之间的区域，水位变动区是指平均高潮位和平均低潮位之间的区域，该区特点是涨潮时被水浸没，退潮时又暴露在空气中，该区特点是涨潮时被水浸没，退潮时又暴露在空气中，即干湿交替呈周期性的变化即干湿交替呈周期性的变化在这一区域，建筑物处于干湿交替状态，淹没时产生在这一区域，建筑物处于干湿交替状态，淹没时产生海水腐蚀，物理冲刷及高速水流形成的空泡腐蚀作用海水腐蚀，物理冲刷及高速水流形成的空泡腐蚀作用导致腐蚀加速，退潮时产生湿膜下的同大气区类似的导致腐蚀加速，退潮时产生湿膜下的同大气
13、区类似的腐蚀腐蚀6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点 水下区腐蚀水下区腐蚀在深海区在深海区pH88.2pH200m200m水深区）水深区）浅海区海水流速较大，存在近海化学和泥沙污染，浅海区海水流速较大，存在近海化学和泥沙污染，O O2 2、COCO2 2处于饱和处于饱和状态，生物活跃、水温较高，该区腐蚀以电化学和生物腐蚀为主，状态，生物活跃、水温较高，该区腐蚀以电化学和生物腐蚀为主，物理化学作用为次，该区钢的腐蚀比大气区和潮差区的腐蚀要严重物理化学作用为次，该区钢的腐蚀比大气区和潮差区的腐蚀要严重在大陆架全浸区，随着水的深度加深，含气量、水温及水流速
14、度均在大陆架全浸区，随着水的深度加深，含气量、水温及水流速度均下降，生物亦减少，钢腐蚀以电化学腐蚀为主，物理与化学作用为下降，生物亦减少，钢腐蚀以电化学腐蚀为主，物理与化学作用为辅，钢腐蚀较浅海区轻辅，钢腐蚀较浅海区轻6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点泥下区腐蚀泥下区腐蚀泥下区是指海床以下部分。泥下区是指海床以下部分。腐蚀环境十分复杂，既有土腐蚀环境十分复杂，既有土壤的腐蚀特点，又有海水的腐蚀行为。这一区域沉积物壤的腐蚀特点，又有海水的腐蚀行为。这一区域沉积物的物理性质、化学性质和生物性质都会影响腐蚀性。海的物理性质、化学性质和生物性质都会影响腐蚀
15、性。海底的沉积物通常均含有细菌，其中硫酸盐还原菌会生成底的沉积物通常均含有细菌，其中硫酸盐还原菌会生成有腐蚀性的硫化物，加速钢铁腐蚀。但泥下区含氧量少，有腐蚀性的硫化物，加速钢铁腐蚀。但泥下区含氧量少，建筑物腐蚀比海水中缓慢建筑物腐蚀比海水中缓慢6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海上风机基础结构通常由钢筋混凝土结构（重力式基础的海上风机基础结构通常由钢筋混凝土结构（重力式基础的墙身、胸墙以及群桩承桩基础的承台等）和钢结构（导管墙身、胸墙以及群桩承桩基础的承台等）和钢结构（导管架、钢管桩等）组成，容易受海水或带盐雾的
16、海洋大气侵架、钢管桩等）组成，容易受海水或带盐雾的海洋大气侵蚀。应根据预定功能和各部位所处的海洋环境条件进行海蚀。应根据预定功能和各部位所处的海洋环境条件进行海上风电机组基础区域划分上风电机组基础区域划分 腐蚀分区腐蚀分区6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海上风电机组基础中钢结构的暴露环境分为大气区、浪溅海上风电机组基础中钢结构的暴露环境分为大气区、浪溅区、全浸区和内部区。区、全浸区和内部区。钢结构腐蚀分区钢结构腐蚀分区大气区为浪溅区以上暴露于阳光、风、水雾及雨中的支撑大气区为浪溅区以上暴露于阳光、风、水雾及雨中的
17、支撑结构部分；浪溅区为受潮汐、风和波浪影响，支撑结构处结构部分；浪溅区为受潮汐、风和波浪影响，支撑结构处于干湿交替状态下的部分；浪溅区以下部位为全浸区，包于干湿交替状态下的部分；浪溅区以下部位为全浸区，包括水中和海泥中两个部分；内部区为封闭的不予外界海水括水中和海泥中两个部分；内部区为封闭的不予外界海水接触的部分接触的部分6.1 6.1 海上风电机组基础的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀浪溅区上限浪溅区上限 和下限和下限 均以平均海平面计，两者的计算均以平均海平面计，两者的计算公式为：公式为：钢结构腐蚀分区钢结构腐蚀分区zSULSZ划分类别划分类
18、别大气区大气区浪溅区浪溅区水位变动区水位变动区水下区水下区泥下区泥下区按设计水位设计高水位加（）以上大气区下界至设计高水位减 之间浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间水位变动区下界至海泥面海泥面以下按天文潮位最高天文潮位加0.7倍百年一遇有效波高 以上大气区下界至最高天文潮水位减百年一遇有效波高 之间浪溅区下界至最低天文潮水位减0.2倍百年一遇有效波高 之间水位变动区下界至海泥面海泥面以下m0.1003/1H3/1H0%1H 表表6-16-1 海上风机基础的部位划分海上风机基础的部位划分 注：值为设计高水位时的重现期50年 （波列累计率为1%的波高）波峰面高度。6.1 6.1 海上风电机组基础
19、的腐蚀分区及特点海上风电机组基础的腐蚀分区及特点 混凝土混凝土结构腐蚀分区结构腐蚀分区根据根据海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ275-2000JTJ275-2000），海上），海上风电机组基础混凝土结构部位划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水风电机组基础混凝土结构部位划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区和泥下区，具体划分见表下区和泥下区，具体划分见表6-16-13/1H06.26.2海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀 钢结构的腐蚀是一个电化学过程。即钢材中的铁在腐蚀介质中钢结构的
20、腐蚀是一个电化学过程。即钢材中的铁在腐蚀介质中通过电化学反应被氧化成正的化学价状态。在电化学腐蚀过程中，通过电化学反应被氧化成正的化学价状态。在电化学腐蚀过程中，钢材中的铁元素作为腐蚀电池的阳极释放电子形成铁离子，经过钢材中的铁元素作为腐蚀电池的阳极释放电子形成铁离子，经过一系列的反应最终形成铁锈。反应方程式如下：一系列的反应最终形成铁锈。反应方程式如下：阳极反应：阳极反应：Fe-2eFe-2eFeFe2+2+阴极反应：阴极反应：2H2H+2e+2eH2H2；O O2 2+2H+2H2 2O+4e4OHO+4e4OH-上述反应生成的上述反应生成的Fe(OH)Fe(OH)2 2经过后续的一系列反
21、应生成经过后续的一系列反应生成Fe(OH)Fe(OH)3 3，最终脱水生成铁锈的主要成分最终脱水生成铁锈的主要成分FeFe2 2O O3 3。铁锈疏松、多孔，体积约膨。铁锈疏松、多孔，体积约膨胀胀4 4倍倍钢结构腐蚀类型钢结构腐蚀类型6.26.2海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素海上风电机组基础的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀均匀腐蚀系指金属与介质相接触的部位，均匀地遭到腐蚀损均匀腐蚀系指金属与介质相接触的部位，均匀地遭到腐蚀损坏。这种腐蚀损坏的结果是使金属尺寸变小和颜色改变。由坏。这种腐蚀损坏的结果是使金属尺寸变小和颜色改变。由于海洋钢结构的各部位是长期稳定的处于相对
22、海洋环境各个于海洋钢结构的各部位是长期稳定的处于相对海洋环境各个区域内的，所以各部位的钢材都会出现程度不同的英俊腐蚀。区域内的，所以各部位的钢材都会出现程度不同的英俊腐蚀。均匀腐蚀的危险性相对较小，可以根据腐蚀速度和结构所要均匀腐蚀的危险性相对较小，可以根据腐蚀速度和结构所要求的使用寿命，在设计钢结构构件时增加一定的厚度裕量加求的使用寿命，在设计钢结构构件时增加一定的厚度裕量加以弥补以弥补钢结构腐蚀类型钢结构腐蚀类型局部腐蚀系指金属与介质相接触的部位中，遭到腐蚀破坏的局部腐蚀系指金属与介质相接触的部位中，遭到腐蚀破坏的仅是一定的区域（点、线、片）。局部腐蚀大多将会导致结仅是一定的区域（点、线、
23、片）。局部腐蚀大多将会导致结构的脆性破坏，降低结构的耐久性，局部腐蚀危害比均匀腐构的脆性破坏，降低结构的耐久性，局部腐蚀危害比均匀腐蚀大得多蚀大得多均匀腐蚀均匀腐蚀局部腐蚀局部腐蚀6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀电偶腐蚀系指两种不同金属在同一种介质中接触，由于它们的腐蚀电电偶腐蚀系指两种不同金属在同一种介质中接触，由于它们的腐蚀电位不等，形成了很多原电池，使电位较低的金属溶解速度增加，造成位不等，形成了很多原电池，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀，电位较高的金属，溶解速度反而减缓。通常两种接触处
24、的局部腐蚀，电位较高的金属，溶解速度反而减缓。通常两种金属的电位差愈大，则电偶中的阳极金属侵蚀得愈快。某些钢结构构金属的电位差愈大，则电偶中的阳极金属侵蚀得愈快。某些钢结构构件由两种不同钢种组成，在其连接处有时会发生电偶腐蚀件由两种不同钢种组成，在其连接处有时会发生电偶腐蚀 电偶腐蚀电偶腐蚀局部腐蚀按照条件、机理和表现特征划分主要有电偶腐蚀、点蚀、缝局部腐蚀按照条件、机理和表现特征划分主要有电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和腐蚀疲劳等隙腐蚀和腐蚀疲劳等6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀由于设计上的不合理或加工工艺等原因，会
25、使许多构件产由于设计上的不合理或加工工艺等原因，会使许多构件产生缝隙：法兰连接面、螺母压紧面、焊缝气孔等与基体的生缝隙：法兰连接面、螺母压紧面、焊缝气孔等与基体的接触面上会形成缝隙，另外泥沙、积垢、杂屑、锈层和生接触面上会形成缝隙，另外泥沙、积垢、杂屑、锈层和生物等沉积在构件表面上也会形成缝隙物等沉积在构件表面上也会形成缝隙 缝隙腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀指金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙腐蚀指金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加缝隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀速腐蚀6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因
26、素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀金属表面局部区域内出现向深处发展的腐蚀小孔称金属表面局部区域内出现向深处发展的腐蚀小孔称为点蚀。蚀孔一旦形成，具有为点蚀。蚀孔一旦形成，具有“探挖探挖”的动力，即的动力，即向深处自动加速进行的作用，因此点蚀具有极大的向深处自动加速进行的作用，因此点蚀具有极大的隐患性及破坏性隐患性及破坏性 点点 蚀蚀6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀在循环应力和腐蚀介质的联合作用下，一些部位的应在循环应力和腐蚀介质的联合作用下，一些部位的应力会比其他部位高得多，加
27、速裂缝的形成，称之为腐力会比其他部位高得多，加速裂缝的形成，称之为腐蚀疲劳。腐蚀疲劳时已产生滑移的表面区域的溶解速蚀疲劳。腐蚀疲劳时已产生滑移的表面区域的溶解速度比表面非滑移区要快得多。出现的微观缺口会在更度比表面非滑移区要快得多。出现的微观缺口会在更大的范围内产生进一步滑移运动，使局部腐蚀加快。大的范围内产生进一步滑移运动，使局部腐蚀加快。这种交替的增强作用最终导致材料开裂这种交替的增强作用最终导致材料开裂腐蚀疲劳腐蚀疲劳6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀钢对海水的流速是很敏感的。当速度超过某一临界钢对海水的流速
28、是很敏感的。当速度超过某一临界点时，便会发生快速的侵蚀。在湍流情况下，常有点时，便会发生快速的侵蚀。在湍流情况下，常有空气泡卷入海水中，夹带气泡的高速流动海水冲击空气泡卷入海水中，夹带气泡的高速流动海水冲击金属表面时，破坏保护膜，造成金属的局部腐蚀金属表面时，破坏保护膜，造成金属的局部腐蚀 冲击腐蚀冲击腐蚀6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀若周围的压力降低到海水温度下的海水蒸汽压，海水就若周围的压力降低到海水温度下的海水蒸汽压，海水就会沸腾。在高速状态下，蒸汽泡形成，但海水向下流到会沸腾。在高速状态下，蒸汽泡形成，
29、但海水向下流到某处时气泡又会重新破裂。这些蒸汽泡的破裂而造成反某处时气泡又会重新破裂。这些蒸汽泡的破裂而造成反复砰击，促成建筑物表面的局部压缩破坏。碎片脱落后，复砰击，促成建筑物表面的局部压缩破坏。碎片脱落后，新的活化建筑物便暴露在腐蚀性的海水中。因此，海水新的活化建筑物便暴露在腐蚀性的海水中。因此，海水中的空泡腐蚀造成的损坏通常使建筑物既受机械损伤，中的空泡腐蚀造成的损坏通常使建筑物既受机械损伤，又受腐蚀损坏，该类腐蚀多呈蜂窝状形式又受腐蚀损坏，该类腐蚀多呈蜂窝状形式 空泡腐蚀空泡腐蚀6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下
30、区腐蚀材料及其表明因素材料及其表明因素不同的钢材其耐腐蚀性不同，改变不同的钢材其耐腐蚀性不同，改变钢材中合金元素的含量是改善钢材耐腐蚀性的一个重要途钢材中合金元素的含量是改善钢材耐腐蚀性的一个重要途径。研究表明铜、磷元素可改善钢材的耐腐蚀性。相同的径。研究表明铜、磷元素可改善钢材的耐腐蚀性。相同的钢材其表面状态不一样，腐蚀也不一样，粗糙、不平整的钢材其表面状态不一样，腐蚀也不一样，粗糙、不平整的表面因易积水要比光滑表面容易腐蚀表面因易积水要比光滑表面容易腐蚀钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素从腐蚀机理来看，海洋中钢结构腐蚀的影响因素主要有钢材从腐蚀机理来看，海洋中钢结构腐蚀的影响因素主要有钢
31、材及其表面因素、环境因素及其表面因素、环境因素材料及其表面因素材料及其表面因素6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海洋大气区具有比普通大气区湿度大、盐分高及温海洋大气区具有比普通大气区湿度大、盐分高及温度高等特点。当大气中的相对湿度达到临界湿度时，度高等特点。当大气中的相对湿度达到临界湿度时，大气中水分在钢材表面凝聚成水膜，大气中的氧通大气中水分在钢材表面凝聚成水膜，大气中的氧通过水膜进入钢材表面发生大气腐蚀过水膜进入钢材表面发生大气腐蚀钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素海洋环境中，影响钢结构腐蚀的环境因素主要有温
32、度、含海洋环境中，影响钢结构腐蚀的环境因素主要有温度、含氧量、污染、流速、海生物污损等氧量、污染、流速、海生物污损等大气湿度及温度对钢结构腐蚀的影响大气湿度及温度对钢结构腐蚀的影响6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀随着海水中溶解氧的浓度增大，氧的极限扩散电流密随着海水中溶解氧的浓度增大，氧的极限扩散电流密度增大，腐蚀速度增大。海水的温度升高使溶解氧的度增大，腐蚀速度增大。海水的温度升高使溶解氧的扩散系数增大，加速腐蚀过程。因此，温度升高、含扩散系数增大，加速腐蚀过程。因此，温度升高、含氧量增大会促进钢结构的腐蚀氧量
33、增大会促进钢结构的腐蚀钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素海水温度和含氧量对钢结构腐蚀的影响海水温度和含氧量对钢结构腐蚀的影响6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海水流速对钢结构腐蚀有较大影响。通常情况下，流海水流速对钢结构腐蚀有较大影响。通常情况下，流速增加，可使扩散厚度减小，氧的极限扩散电流增加，速增加，可使扩散厚度减小，氧的极限扩散电流增加，因而腐蚀速度增大。许多金属如钢、铸铁对海水的流因而腐蚀速度增大。许多金属如钢、铸铁对海水的流速很敏感，当速度越过某一临界点时，便会发生快速速很敏感，当速度越过某一临界点时，
34、便会发生快速的侵蚀的侵蚀钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素海水流速对钢结构腐蚀的影响海水流速对钢结构腐蚀的影响6.26.2海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素海上风机基础结构腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀当海生物较多时，海生物污损对钢结构腐蚀大的影响当海生物较多时，海生物污损对钢结构腐蚀大的影响起控制作用。海生物附着均匀密布时能在钢表面形成起控制作用。海生物附着均匀密布时能在钢表面形成保护膜减轻建筑物的腐蚀。局部附着时，会因附着部保护膜减轻建筑物的腐蚀。局部附着时，会因附着部位的钢与氧难以接触而产生氧浓差电池，使得生物附位的钢与氧难以接触而产生氧浓差电池，使得生物附着部位
35、下面的钢产生强烈腐蚀着部位下面的钢产生强烈腐蚀钢结构腐蚀影响因素钢结构腐蚀影响因素生物污损对钢结构腐蚀的影响生物污损对钢结构腐蚀的影响6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海水中的海水中的ClCl-氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，比较容易渗透进入混凝土内部，到达钢筋钝化膜的比较容易渗透进入混凝土内部，到达钢筋钝化膜的表面，取代钝化膜中的氧离子，造成钝化膜的破坏，表面，取代钝化膜中的氧离子，造成钝化膜的破坏，成为活化态。在氧和水充足的条件下，活化的钢筋成为活化态。在氧和水充足的条件下，
36、活化的钢筋表面形成一个小阳极，大面积钝化膜区域作为阴极，表面形成一个小阳极，大面积钝化膜区域作为阴极，结果阳极金属铁溶解，产生点蚀结果阳极金属铁溶解，产生点蚀混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型海洋环境中混凝土结构腐蚀的主要类型有：氯离子侵海洋环境中混凝土结构腐蚀的主要类型有：氯离子侵蚀、碳化侵蚀、镁盐硫酸盐侵蚀及碱蚀、碳化侵蚀、镁盐硫酸盐侵蚀及碱-骨料反应等骨料反应等氯离子侵蚀氯离子侵蚀6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀大气中的大气中的COCO2 2会通过混凝土微孔进入混凝土内部，与混凝土中的会通过混凝土微孔进入
37、混凝土内部，与混凝土中的CaCa(OH)(OH)2 2反应生成反应生成CaCOCaCO3 3，破坏混凝土的碱性环境，影响钝化膜的，破坏混凝土的碱性环境，影响钝化膜的保持，最后保持，最后CaCOCaCO3 3又与又与COCO2 2作用转化为易溶于水的作用转化为易溶于水的CaCa(HCO(HCO3 3)2 2并不断并不断流失，导致混凝土的强度降低。增加钢筋腐蚀的危险性，反应方流失，导致混凝土的强度降低。增加钢筋腐蚀的危险性，反应方程式如下：程式如下：COCO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2COCO3 3H H2 2COCO3 3+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaCO3 3+2
38、H+2H2 2O OCaCOCaCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=O=CaCa(HCO(HCO3 3)2 2混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型碳化侵蚀碳化侵蚀6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀 硫酸盐侵蚀是一种常见的化学侵蚀形式。海水中的硫酸盐与硫酸盐侵蚀是一种常见的化学侵蚀形式。海水中的硫酸盐与水泥石中的水泥石中的Ca(OH)Ca(OH)2 2起置换作用而生成石膏：起置换作用而生成石膏：SOSO4 42-2-+Ca(OH)+Ca(OH)2 2+2H+2H2 2O OCaSOCaSO4 42H2H2
39、2O+2OHO+2OH-生成的石膏在水泥石中的毛细孔内沉积、结晶，引起体积膨胀，生成的石膏在水泥石中的毛细孔内沉积、结晶，引起体积膨胀，使水泥石开裂，最后材层转变成糊状物或无粘结力的物质。同时，使水泥石开裂，最后材层转变成糊状物或无粘结力的物质。同时，所生成的石膏还与水泥石中固态单硫型水化硫铝酸钙和水化铝酸钙所生成的石膏还与水泥石中固态单硫型水化硫铝酸钙和水化铝酸钙作用生成三硫型水化硫铝酸钙：作用生成三硫型水化硫铝酸钙：3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3CaSOCaSO4 419H19H2 2O+2CaSOO+2CaSO4 42H2H2 2O+8HO+8H2 2O O3CaO3CaOA
40、lAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 431H31H2 2O O4CaO4CaOAlAl2 2O O3 319H19H2 2O+3CaSOO+3CaSO4 42H2H2 2O O3CaO3CaOAlAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 431H31H2 2O+Ca(OH)O+Ca(OH)2 2 生成的三硫型水化硫铝酸钙含有大量结晶水，其体积比原来增生成的三硫型水化硫铝酸钙含有大量结晶水，其体积比原来增加加1.51.5倍以上，产生局部膨胀压力，使水泥石结构胀裂，强度下降倍以上，产生局部膨胀压力，使水泥石结构胀裂，强度下降而造成破坏而造成破坏混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型硫
41、酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海水中的海水中的Mg2+Mg2+离子能与硬化水泥石中的成分产生阳离子交换作用，离子能与硬化水泥石中的成分产生阳离子交换作用，使水泥中硅酸盐矿物水化生成的水化硅酸钙凝胶处于不稳定状态，使水泥中硅酸盐矿物水化生成的水化硅酸钙凝胶处于不稳定状态，分解出分解出Ca(OH)2Ca(OH)2，从而破坏水化硅酸钙凝胶的胶凝性造成混凝土的，从而破坏水化硅酸钙凝胶的胶凝性造成混凝土的溃散。新生成物不再能起到溃散。新生成物不再能起到“骨架骨架”作用，使混凝土的密实度降作用，使混凝土的
42、密实度降低或软化。反应方程式如下：低或软化。反应方程式如下：Mg2+Ca(OH)2Ca2+Mg(OH)2Mg2+Ca(OH)2Ca2+Mg(OH)2Mg2+C-S-HCa2+M-S-HMg2+C-S-HCa2+M-S-H混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型镁盐侵蚀镁盐侵蚀6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀碱碱-骨料反应主要是指混凝土中的骨料反应主要是指混凝土中的OHOH-与骨料中的活性与骨料中的活性SiOSiO2 2发生化学反应，生成一种含有碱金属的硅凝胶。这发生化学反应，生成一种含有碱金属的硅凝胶。这种硅凝胶具有
43、强烈的吸水膨胀能力，使混凝土发生不种硅凝胶具有强烈的吸水膨胀能力，使混凝土发生不均匀膨胀，造成裂缝、强度和弹性模量下降等不良现均匀膨胀，造成裂缝、强度和弹性模量下降等不良现象，从而影响混凝土的耐久性象，从而影响混凝土的耐久性混凝土结构腐蚀类型混凝土结构腐蚀类型混凝土碱混凝土碱-骨料反应骨料反应6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀混凝土是由水泥、水和骨料经搅拌、浇筑和硬化混凝土是由水泥、水和骨料经搅拌、浇筑和硬化过程的一种水硬性建筑材料。防止混凝土腐蚀的过程的一种水硬性建筑材料。防止混凝土腐蚀的最好的措施是获得良好的密
44、实混凝土。水泥作为最好的措施是获得良好的密实混凝土。水泥作为混凝土胶结材料，其物质组成和特性直接影响到混凝土胶结材料，其物质组成和特性直接影响到混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素 影响混凝土结构腐蚀的因素主要包括混凝土材影响混凝土结构腐蚀的因素主要包括混凝土材料特性、环境因素、保护层厚度以及结构类型等料特性、环境因素、保护层厚度以及结构类型等混凝土材料特性混凝土材料特性6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀海洋钢筋混凝土结构腐蚀的严重程度跟其构件所海洋钢筋混凝土结构腐蚀的严重程度跟
45、其构件所处的位置有关。对于所有构件，由于氧气、盐和处的位置有关。对于所有构件，由于氧气、盐和水的组合影响，在浪溅区腐蚀最为严重。大气区水的组合影响，在浪溅区腐蚀最为严重。大气区腐蚀相对较轻，水下区腐蚀最轻腐蚀相对较轻，水下区腐蚀最轻混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素环境因素环境因素6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀 混凝土保护层厚度对于阻止腐蚀介质接触钢筋表面起着重要作用。相关试验研究表明，当混凝土保护层厚度从30mm增大到40mm时，在6次干湿循环作用之后，重量损失率和腐蚀率都将减少91%左右。图6-2
46、给出混凝土保护层厚度与混凝土中氯化钠的含量之间的关系。混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素图图 6-2 6-2 混凝土保护层厚度与混凝混凝土保护层厚度与混凝土中氯化钠含量之间的关系土中氯化钠含量之间的关系混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀混凝土结构宜尽量采用整体浇筑，少留施工缝。严格混凝土结构宜尽量采用整体浇筑，少留施工缝。严格控制混凝土裂缝开展宽度，防止裂缝开展宽度过宽导控制混凝土裂缝开展宽度，防止裂缝开展宽度过宽导致钢筋腐蚀。所有结构中，应尽可能避免出现凹凸部致钢筋腐蚀。
47、所有结构中，应尽可能避免出现凹凸部位。因为这些部位很容易受到冰冻和腐蚀的作用，并位。因为这些部位很容易受到冰冻和腐蚀的作用，并且这些部位的混凝土很难压实且这些部位的混凝土很难压实混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素结构类型结构类型6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀 钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性退化的最主要原因，海水中的钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性退化的最主要原因，海水中的ClCl-比较容易渗透进入混凝土内部，到达钢筋钝化膜的表面，取代比较容易渗透进入混凝土内部，到达钢筋钝化膜的表面，取代钝化膜中的氧离子，造成钝
48、化膜的破坏，使原来被钝化膜保护着钝化膜中的氧离子，造成钝化膜的破坏，使原来被钝化膜保护着的金属基体暴露出来。的金属基体暴露出来。此外，大气中的此外，大气中的COCO2 2会通过混凝土微孔进入混凝土内部，与会通过混凝土微孔进入混凝土内部，与混凝土中的混凝土中的CaCa(OH)(OH)2 2反应生成反应生成CaCOCaCO3 3，破坏混凝土的碱性环境，影，破坏混凝土的碱性环境，影响钝化膜的保持，增加钢筋腐蚀的危险性。钢筋一旦被腐蚀，产响钝化膜的保持，增加钢筋腐蚀的危险性。钢筋一旦被腐蚀，产生腐蚀产物，就会造成体积膨胀，体积发生生腐蚀产物，就会造成体积膨胀，体积发生2-72-7倍膨胀，给结构倍膨胀，
49、给结构造成破坏造成破坏混凝土结构腐蚀影响因素混凝土结构腐蚀影响因素钢筋腐蚀钢筋腐蚀6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀（1 1）混凝土顺钢筋开裂）混凝土顺钢筋开裂 混凝土具有较好的抗压性能，但其抗折、抗裂性混凝土具有较好的抗压性能，但其抗折、抗裂性差，尤其钢筋表面混凝土保护层缺乏足够的厚度时，差，尤其钢筋表面混凝土保护层缺乏足够的厚度时，钢筋锈蚀产物带来的体积膨胀足以使钢筋表面混凝土钢筋锈蚀产物带来的体积膨胀足以使钢筋表面混凝土顺钢筋开裂。混凝土开裂后，腐蚀介质更容易到达钢顺钢筋开裂。混凝土开裂后，腐蚀介质更容易到达
50、钢筋表面，钢筋锈蚀的速度将会大大加快，甚至可能快筋表面，钢筋锈蚀的速度将会大大加快，甚至可能快于裸露于大气中的钢筋于裸露于大气中的钢筋钢筋腐蚀影响因素钢筋腐蚀影响因素主要特征主要特征钢筋腐蚀影响因素钢筋腐蚀影响因素主要特征主要特征6.2.26.2.2混凝土结构的腐蚀类型及影响因素混凝土结构的腐蚀类型及影响因素6.1.2.5泥下区腐蚀泥下区腐蚀（2 2）“握裹力握裹力”下降与丧失下降与丧失 混凝土刚发生顺钢筋开裂时，结构的物理力混凝土刚发生顺钢筋开裂时，结构的物理力学性能、承载能力等变化不明显。随着裂缝的学性能、承载能力等变化不明显。随着裂缝的不断加宽，混凝土与钢筋之间的粘结力开始下不断加宽，混
