受腐蚀钢筋混凝土耐久性能浅析
克拉玛依市友邦房地产开发有限责任公司毛秦吴继平
[摘要]随着科学的进步和社会的发展，一些早期建筑物受自然老化和环境污染的影响，其钢筋混凝土的抗弯、抗剪、粘接、抗荷载性等对建筑物耐久性能都受到不同程度的影响，从而破坏了建筑的使用寿命。
[关键词]腐蚀钢筋混凝土、抗弯性能、抗剪性能、粘接性能、荷载性能
[引言]钢筋混凝土结构是目前应用较广的结构形式之一。随着建筑物的老化和环境污染的加重，钢筋混凝土结构耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注。
一、钢筋的腐蚀过程是一个电化学反应过程
混凝土孔隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钾，PH值约为12.5。在这样强碱性的环境中，钢筋表面形成钝化膜，阻止钢筋进一步腐蚀。因此，施工质量良好、没有裂缝的钢筋混凝土结构，即使处在海洋环境中，钢筋基本上也能不发生腐蚀。但是，当由于各种原因，钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化态时，钢筋就容易腐蚀。
二、受腐蚀钢筋混凝土构件的抗弯性能
钢筋腐蚀通常会改变正常配筋混凝土梁的破坏类型，完好梁一般为弯曲破坏，而受腐蚀梁很多情况下为剪切破坏。受腐蚀梁在钢筋屈服前，受力裂缝不明显，裂缝高度很低，一旦出现高度较高的明显的受力裂缝，这时钢筋已经屈服，构件即将破坏。有试验表明，钢筋腐蚀后，当压区腐蚀纵向裂缝宽度大于2mm 时，在钢筋刚刚屈服的上部混凝土会出现被压碎的现象，破坏形态处于超筋梁和适筋梁的界限破坏状态。而当受拉钢筋腐蚀量大到一定程度时，构件会由适筋梁变为少筋梁。不管是出现超筋梁的破坏还是少筋梁的破坏，结构的破坏形态都是从有预兆的塑性破坏变为无预兆的脆性破坏。
随着纵筋腐蚀量的增加，钢筋混凝土梁的强度和刚度都在下降。钢筋腐蚀还增加了钢筋混凝土梁在使用荷载下的挠度和裂缝宽度。
三、受腐蚀钢筋混凝土构件的抗剪性能
由于混凝土构件中箍筋位于纵筋外边，其保护层总是比纵筋小，因此一般箍筋首先腐蚀，其腐蚀程度往往比纵筋严重，特别是在箍筋与纵筋交接处。而箍筋不仅直接影响钢筋混凝土构件的抗剪性能，而且受腐蚀的箍筋不能有效地约束混凝土，从而对构件的承载力有间接影响。
目前，对受腐蚀混凝土构件斜截面的研究并不多见。箍筋的局部腐蚀与梁的损伤有很大关系，因而影响承载能力。对暴露钢筋的混凝土梁的剪切强度进行了研究。
四、受腐蚀钢筋混凝土结构中钢筋和混凝土的粘结性能
受腐蚀钢筋混凝土构件性能劣化的一个主要原因就是粘结性能的退化。有些环境下钢筋的腐蚀不是均匀腐蚀，而是局部腐蚀，对钢筋与混凝土的粘结性能影响更大。
极限粘结强度在钢筋腐蚀达到某一个程度之前有所增加，但随着腐蚀进一步增加，极限粘结强度不断降低直到可以忽略不计。在模拟钢筋表面相对均匀腐蚀的梁试验中，极限粘结强度也在钢筋腐蚀达到某一个程度之前有所增加，而后随着腐蚀量的增加而降低，但降低得非常缓慢。两种试验都显示自由端的滑移值随
着纵向裂缝的开展而迅速降低，表明钢筋约束突然丧失，标志着粘结破坏发生的临界滑移量受钢筋表面状况和约束程度的极大影响。
极限粘结强度在钢筋腐蚀初期的增加，可以解释为腐蚀所引起的体积膨胀使钢筋和混凝土之间的握裹力增加，从而使钢筋和混凝土间的粘结力不但没有下降反而有所上升。然而，在钢筋腐蚀后期开裂阶段随着腐蚀量的增加，特别是在局部腐蚀情况下，粘结性能将会受到钢筋肋严重退化、钢筋表面片状腐蚀、金属滑移及纵向裂缝加宽造成混凝土约束作用降低等因素的影响，从而降低。
粘结性能退化的机理是：1、钢筋的腐蚀产物是一层结构疏松的氧化物，在钢筋与混凝土之间形成一层疏松隔离层，明显地改变了钢筋与混凝土的接触表面，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘接作用。2、钢筋的腐蚀产物比被腐蚀的钢材占据更大的体积，从而对包围在钢筋周围的混凝土产生径向膨胀力，当径向膨胀力达到一定程度时，会引起混凝土开裂。混凝土开裂导致混凝土对钢筋的约束作用减弱。混凝土开裂时的钢筋腐蚀量与钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、钢筋种类和钢筋位臵等因素有关。3、变形钢筋腐蚀后，钢筋变形肋将逐渐退化。在腐蚀较严重的情况下，变形肋与混凝土之间的机械咬和作用基本消失。
五、受腐蚀钢筋混凝土结构在使用荷载作用下的性能
钢筋混凝土构件实际上都是处于工作状态，而构件在应力状态下的腐蚀与没有加载时有很大不同，其各方面的性能亦有很大改变。荷载对受腐蚀钢筋混凝土构件的影响是多方面的，加载历史和加载级别对腐蚀的发生和发展有明显影响，并影响混凝土中钢筋的腐蚀量，而腐蚀量反过来通过强度或刚度损失影响钢筋混凝土构件的适用性。
预先加载水平高的试件比预先加载水平低的试件对腐蚀发展的影响大。但在腐蚀初始阶段影响不明显，在后期阶段才变得显著。其原因是，腐蚀发生后的初始阶段，由预先加载产生的混凝土的微裂缝可能由于腐蚀产物的填充作用减小甚至闭合，降低了侵蚀介质的进一步渗透，从而减小了腐蚀速率。建议的临界裂缝大约是0.1~0.3mm，在此值以下裂缝一般不影响钢筋的腐蚀过程。与预先加载相似，承受较高水平持续荷载的试件具有较高的腐蚀量，这是由于混凝土中裂缝数量和大小的增加。同预先加载情形不同，持续荷载下大部分混凝土裂缝在整个腐蚀过程中不断张开。所以，持续加载对腐蚀发展的影响更严重。在同级荷载下，持续加载构件的腐蚀量高于预先加载的构件。
高的荷载水平还增加了钢筋混凝土构件的初始和长期挠度。
六、受腐蚀钢筋混凝土结构的动力性能
由于腐蚀使钢筋的截面尺寸、表面状况以及钢筋和混凝土之间的粘结等均发生了变化，腐蚀对钢筋混凝土结构动力性能（例如疲劳性能和抗震性能）的不利影响将更为严重。
目前国内外对受腐蚀钢筋混凝土构件的动力性能的研究非常少。已有的试验表明，随着钢筋腐蚀量增加，钢筋混凝土构件的滞回曲线丰满程度和滞回环面积逐渐减小，表明构件耗能能力和延性降低。同时由于钢筋腐蚀程度的不均匀性，滞回曲线具有明显的不对称性．从骨架曲线看，腐蚀严重的构件承载力和刚度均降低较多，且达到极限荷载后平直段变短，延性降低。因此钢筋腐蚀对钢筋混凝土构件反复水平荷载作用下的恢复力性能有较大影响，在抗震设计中应予以考虑，以保证结构在地震作用下的安全。
七、结语
目前国内已经在受腐蚀钢筋混凝土结构的性能方面开展了一些研究，做了不
同腐蚀情况下钢筋混凝土受弯构件、大小偏心受压构件、钢筋与混凝土粘接试件的试验等，得出了构件承载力和变形性能随钢筋腐蚀量的增加而不同程度降低的结论。但是对受腐蚀钢筋混凝土结构抗剪性能、动力性能的研究仍然极少，特别是对受腐蚀钢筋混凝土结构疲劳性能的研究几乎还是空白，还需要我们今后加强这些方面的分析研究。
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施 一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。 据调查，我国20世纪90年代前兴建的海港工程，一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏，结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程，高桩码头不到20年，甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏，海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。 国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外，环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素，致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏，给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此，如何采取有效的防腐蚀技术措施，防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏，确保建筑物达到预期的使用寿命是国内外学术界、工程界极为关切的热点。 二.钢筋的锈蚀原理及分类 1．钢筋的锈蚀条件： 钢筋混凝土构件内钢筋的锈蚀需要三个条件： （1）钢筋表面碱性钝化膜破坏。正常情况下钢筋是包裹在砼之内的，砼则由于水泥的水化反应造成其初始碱性（含有一定Ca（OH）2）较强，正常情况下钢筋在这种碱性环境下不会发生氧化腐蚀。当PH值大于1O时，钢筋腐蚀的速度很慢，当PH值小于5时，其锈蚀的速度就快。由此可见，只有当钢筋混凝土构件内的钢筋周围碱性钝化膜因砼碳化或其它原因导致破坏后，才可能出现腐蚀。
广东建材２００５年第９期 “耐久性”是混凝土结构应具有的一项基本功能。混凝土结构因耐久性不足而未能达到设计使用年限就提前损坏，势必会造成重大经济损失和严重社会影响。经调查，我国已经使用３０～４０年的大量工业建筑，尤其露天工业建筑，几乎都进行了加固大修，甚至拆除重建；港口码头建筑一般只能使用不足２０年就因钢筋锈蚀严重而加固大修。在海边盐渍地上建设的房屋、厂房、地下建筑，甚至包括混凝土电线杆，使用不足１０年就严重破损或断裂。 大量研究结果表明，钢筋混凝土结构破坏（失效）除自然灾害或意外事故外，其耐久性降低主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀、混凝土碳化、冻融循环、碱－骨料反应、机械磨损、温湿度变化、腐蚀性化学品（硫化物、氯化物）等。笔者认为，钢筋混凝土结构耐久性降低的实质是其组成材料在使用过程中经受（抵抗）各种破坏因素的作用（破坏力）而未能保持其功能。结构耐久性性能降低都必然会体现在结构的基本材料即钢筋和混凝土上。本文试着从材料自身的角度出 发，分析影响钢筋混凝土结构耐久性的因素。 １钢筋 ⑴钢筋锈蚀。一般情况下，混凝土中的高碱性溶液（ＰＨ值一般在１２．５～１３．５之间）可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜，该惰性薄膜可以阻止钢筋的锈蚀。当该保护层完整时，腐蚀就不会发生。通常，钢筋表面氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混凝土碳化，使钢筋混凝土结构保护层的ＰＨ值降低，进而破坏氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破坏氧化铁薄膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧气发生化学反应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ） ３ 、Ｆｅ（ＯＨ） ２ 、Ｆｅ ３ Ｏ ４ ?Ｈ ２ Ｏ、Ｆｅ ２ Ｏ ３等，造成钢筋的锈蚀。 ⑵预应力钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀是指金属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的金属破裂。这种裂缝不仅可以沿着晶界发展，而且也可穿过晶粒。由于裂缝向金属内部发展，使金属结构的机械强度大大降低，严重时能使金属设备突然损坏。出现应力腐蚀的条件如下：存在一定的拉应力；金属本身对应力腐蚀具 钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析 车龙兰罗嗣海（核工部东华理工学院３４４０００） 孟少平（南京东南大学３３００２９） 摘要：材料的耐久性是指材料与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映，其耐久 性必定会体现在结构的耐久性能上。本文从材料自身角度出发综合分析了钢筋混凝土结构耐久性降 低的原因，并介绍了相应的防护措施。 关键词：材料钢筋混凝土耐久性 应该指出，当前有关耐久性的研究中，混凝土材料学和工程结构学常常是脱离的，对同一个问题的习惯思路往往有很大区别，甚至有时连定义都不相同。材料专家对材料劣化在结构上造成的后果常常难以分析，而工程结构专家不熟悉如何在材料上下工夫改善结构的耐久性。 混凝土施工是运用混凝土材料实现设计意图的中间环节，同时也是混凝土材料生产过程的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证，也是混凝土材料使用性能得以正常发挥的重要保证。由此看来，从事施工管理的工程师不仅要熟悉结构设计，也要十分熟悉混凝土材料，才能做好管理工作。 目前，许多学者呼吁，混凝土技术的发展，需要既懂结构又懂材料的新型高级技术人才。混凝土科研人员必然要从事密切结合重大工程项目的研究，这些项目的完成又必须与设计和施工人员合作。值得指出的是，我国“九五”期间，重大科技攻关项目“重点工程混凝土安全性的研究”所取得的科技成果及经济效益，就是我国水泥混凝土材料方面的科研人员，通过跨行业的联合攻关而作出的贡献。材料学与工程学共同倡导的“混凝土安全性专家系统的研究”已在全国兴起。２１世纪的混凝土工程不仅要符合可持续性发展，而且需要安全性和耐久性。● !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 水泥与混凝土 １９ －－
第22卷第3期 宁夏大学学报(自然科学版)2001年9月 Vol.22No.3 Journal of Ningxia Uni versity(Natural Science Edi tion)Sep.2001文章编号:0253-2328(2001)03-0298-04 钢筋混凝土中钢筋腐蚀的化学机理与防腐措施 杨建森1,何党庆2 (1.宁夏大学土木工程系,宁夏银川 750021; 2.长庆输油公司,宁夏银川 750004) 摘 要:分析阐述了钢筋混凝土中钢筋腐蚀的化学机理,并着重讨论了碳化反应和氯离子对钢筋腐蚀的影响规律,最后提出了防止钢筋腐蚀的技术措施. 关键词:钢筋腐蚀;碳化;氯离子侵蚀 分类号:(中图)TU528.571 文献标识码:A 当今混凝土的耐久性问题已越来越引起人们的关注和重视,在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上,Mehta教授在题为 混凝土耐久性50年进展!的主旨报告指出:?当今世界,混凝土破坏原因,按重要性递降顺序排列是钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用.#对于钢筋混凝土结构或构件而言,钢筋腐蚀是最重要的破坏因素之一.混凝土中钢筋的腐蚀,其危害性主要表现在以下三个方面:?降低了结构或构件的承载能力,减小了安全储备;%降低了结构或构件的刚度,增大了变形,甚至使混凝土保护层脱落,影响了正常使用;&降低了结构或构件的延性,甚至改变其形态,从而导致伤亡事故.因此,钢筋腐蚀是影响结构耐久性的主要因素,近年来对钢筋腐蚀的研究已成为混凝土领域研究最多的问题之一. 1 钢筋腐蚀机理 通常情况下,混凝土中的高碱性溶液(pH值一般在12以上,约为12.6)对混凝土中的钢筋起到保护作用.钢筋在这种高碱性的环境中,表面沉积着一层致密的水化氧化铁薄膜( F2O3?2H2O)而处于惰性状态.通常钢筋表面薄膜的破坏有两种原因:?因混凝土碳化而引起钢筋混凝土保护层的碱度降低(pH值可降至9以下),当混凝土pH值降到11.5以下时,钢筋表面的钝化薄膜就会受到破坏;%由于氯离子和氧离子的扩散侵蚀而破坏钝化薄膜.钝化薄膜的破坏,失去了对钢筋的保护作用,若有空气(指其中的氧气)和水分侵入,钢筋便开始发生腐蚀.腐蚀的机理是发生吸氧性电化学腐蚀阳极Fe(Fe2++2e-,阴极H2O+ 1 2 O2+2e-(2OH-,电化学腐蚀必需具备两个基本条件:存在两个电势不等的电极;金属表面存在必要的电解质液相薄膜.一般说来,由于钢筋成分不均匀或氧气浓度的差异,第一个条件总是能够满足的,第二个条件则要求混凝土中腐蚀的相对湿度>60%[1]. 2 钢筋腐蚀的影响因素及其作用规律 影响钢筋腐蚀的因素很多.在一般大气条件下,影响钢筋腐蚀的主要因素有氯离子、混凝土碳化、环境条件(温度、湿度、浓度等)、混凝土渗透性和保护层厚度、钢筋位置与直径等.混凝土的渗透性与其强度、孔隙率、裂缝宽度及密度有关. 一般说来,由于暴露程度较大,角部钢筋的腐蚀速度为中间钢筋的1.3~1.5倍[2].混凝土的渗透性能与钢筋腐蚀速度有直接关系.研究表明,裂缝分布越密,混凝土水灰比越大,养护时间就越短,强度越低,裂缝宽度越大,混凝土渗透性越好,钢筋腐蚀越快.采用矿渣水泥的混凝土中的钢筋腐蚀速度为普通水泥的1.7~1.9倍.关于粉煤灰对钢筋腐蚀的影响,研究认为混凝土中粉煤灰掺量小于30%时,对钢筋腐蚀无不利影响,甚至是有利的,但掺量超过 收稿日期:2001-02-23 基金项目:宁夏自然科学基金资助项目(B002) 作者简介:杨建森(1971-),男,讲师,研究土木工程材料和环境保护
钢筋混凝土结构的腐蚀与维护 摘要：钢筋混凝土是重要的建筑材料之一，其腐蚀是影响工程结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。在建筑工程中，由于多种因素的影响，腐蚀无处不在。为深入了解钢筋混凝土结构的腐蚀，本文从影响钢筋混凝土结构的腐蚀性介质，腐蚀原因进行分析，进一步指出钢筋混凝土结构的防腐维护措施。 关键词：钢筋混凝土；结构；腐蚀；原因；维护措施 一、钢筋混凝土结构的腐蚀的类型 1、溶蚀性腐蚀 水泥水化物生成物中的Ca(OH)2最容易被渗入的水溶解，又促使水化硅酸钙、水化铝酸盐等碱性化合物发生水解，最终完全破坏水泥石结构。某些酸盐溶液渗入混凝土，生成无凝胶型的松软物质，易被水溶蚀。水泥石的溶蚀程度随渗流速度增大而增大，溶蚀后，胶结能力减弱，混凝土材料的整体性被破坏。 2、结晶膨胀性腐蚀 含有硫酸盐的水渗入混凝土中，与水泥水化产物Ca(OH)2起置换反应生成硫酸钙（CaSO42H2O）以溶液形式存在。硫酸钙再与水化物铝硫酸盐起作用生成含有多个结晶水的水化铝硫酸钙，体积膨胀1.5倍以上，在混凝土结构中产生内应力，造成极大的膨胀性破坏作用。 3、电化学腐蚀 钢筋与潮湿介质、水、土壤接触时，表面覆盖一层水膜，水中溶有来自空气中的各种离子，这样便形成了电解质。首先钢筋中的铁素体失去电子即Fe→Fe2++2e成为阳极，渗碳体成为阴极。在酸性介质中H+得到电子变成H2跑掉；在中性介质中，由于氧的还原作用使水中含有的OH-随之生产不溶于水的Fe(OH)2；进一步氧化成Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3，即红褐色铁锈的主要成分。 二、钢筋混凝土结构腐蚀的原因 1、混凝土结构腐蚀 1.1环境介质的侵蚀 环境介质对混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀。当混凝土结构处在有侵蚀介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理与物理化学变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以致破坏。常见的侵蚀介质可分为淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
钢筋混凝土的钢筋腐蚀现状调查与原因探究[摘要]现在钢筋混凝土结构的构筑物由于钢筋腐蚀导致结构失效的现象越 来越多，这里分析了这些工程事故的钢筋腐蚀原因和各因素影响，综述了钢筋混凝土中钢筋受蚀的机理。 【关键词】混凝土；钢筋腐蚀；结构；化学反应 钢筋混凝土是通过在混凝土中加入钢筋、钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料，两者共同工作从而改善混凝土抗拉强度不足的力学性质，为混凝土加固的一种最常见形式，具有材料来源容易、价格低廉、坚固耐用等特点，广泛应用于公路、桥梁等结构中。混凝土结构中钢筋腐蚀导致结构物破坏或失效，已成为当今世界关注的重大课题之一，它在影响结构物耐久性因素中，占主导地位。在混凝土工程中，因为钢筋的腐蚀造成众多的工程事故，钢筋混凝土中钢筋受腐蚀的现象正逐步受到我国各方的重视。虽然我国在混凝土结构钢筋腐蚀方向并没有完整、系统、深入的调查，但是对钢筋腐蚀现状调查，分析腐蚀产生的原因，制定相关措施，对我国混凝土工程质量有着非同寻常的意义。 正常使用条件下，自然环境中的钢筋混凝土的腐蚀并不严重，所以并未受到人们的重视。混凝土结构由于环境污染和的建筑物老化的加重，环境介质中腐蚀性物质含量增加，遭受破坏的现象日益严重。根据统计，因为国民经济中的1.25%是钢筋腐蚀而造成的经济损失，钢筋腐蚀而造成的工程事故也时常发生，因此，钢筋混凝土的腐蚀破坏问题已引起国内的关注，成为研究和关注的一个重要方向。由于钢筋混凝土结构耐久性问题的加重，造成的经济损失和人员伤亡已远远超出人们的预计。 截止1986年，美国已花费240亿美元用于修复被腐蚀桥梁，而且以每年5亿美元的速度增长。美国1984年报道，57.5万座钢筋混凝土桥出现钢筋腐蚀破坏，其中40%的桥梁需要耗费54亿美元来修理承载力不足与加固处理。建于1967年的美国明尼苏达州境内一座跨越密西西比河标号为1-35W钢梁混凝土公路拱桥，在使用仅二十多年桥体就出现重大腐蚀现象，用局部修补的方法进行了修复，不久又出现裂缝和腐蚀现象，但未及时采取有效措施，最终于2007年发生重大坍塌事故，造成了人员的重大伤亡。加拿大早期由于大量使用“防冰盐”，使得钢筋混凝土桥梁等破坏严重。1986年同本运输省检查的103座混凝土海港码头状况，发现仅服役20年的结构都需要修补。在英国、澳大利亚、欧洲、海湾国家中，由于氯盐为主的钢筋腐蚀破坏问题大量出现。根据1994年铁路秋检统计，我国铁路中有损坏的钢筋混凝土桥为2675座，其中由于钢筋锈蚀而发生损伤的为722座，占27%。20世纪90年代前修建的海港工程竟然使用10～20年就会发生严重的钢筋锈蚀。1979年建成通车的北京西直门立交桥，因为冬季撒盐化冰造成的“盐害”，在使用不足20年后便被迫拆除重修，重修费用高达3000万元。由此可见，恶劣环境中（如酸雨、海洋环境、除冰盐、高低温等环境条件）服役的钢筋混凝土结构耐久性问题十分突出。2001年，位于我国四川的宜宾大桥突然垮塌，然后仅使用了11年；使用仅不到20年就需重建或修理比比皆是，如澎
混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一.但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费.从国外情况来看[1],美国与钢筋腐蚀有关的损失占总腐蚀的40%;前苏联工业建筑的腐蚀损失占工业固定资产的16%,仅混凝土和钢筋的腐蚀损失占GDP的1·25%; 1999年,澳大利亚公布的腐蚀损失为GDP 的4.2%.除此之外,北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以基础结构设施为主的腐蚀.中国面临的问题同样很严峻.根据中国工程院2001~2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计, 1998年中国建筑部门(包括公路、桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿人民币[2].近年来,中国建筑行业的发展速度突飞猛进,一批批建筑物拔地而起,但钢筋混凝土基础的耐久性问题也逐渐暴露出来.所以,重视和加强钢筋混凝土基础结构的腐蚀性与防腐措施的研究已迫在眉睫. 1 腐蚀机理分析 1·1 混凝土的腐蚀机理 混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程.由于混凝土腐蚀机理的复杂性,对混凝土腐蚀的分类还没达成一个共同的认识,但一般都倾向于采用前苏联学者B·M.莫斯克文为代表所提出的分类方法[3].将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀型腐蚀. 所以,混凝土的腐蚀机理可从以下3类入手:物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀. 1·1·1 物理作用 物理作用是指在没有化学反应发生时,混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下,发生溶解或膨胀,引起混凝土强度降低,导致结构受到破坏.物理作用主要包括2类:侵蚀作用和结晶作用. (1)侵蚀作用:当环境中的侵蚀性介质(如地下软水,河流、湖泊中的流水)长期与混凝土接触时,将会使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在无压力水的环境下,基础周围的水容易被溶出的Ca(OH)2饱和,使溶解作用终止.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面,影响不大.但在
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护 措施(标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0623
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施(标准 版) 一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，
结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。 据调查,我国20世纪90年代前兴建的海港工程,一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程,高桩码头不到20年,甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。 国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性,即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外,环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素,致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏,给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此,如何采取有效的防腐蚀技术措施,防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏,确保建
钢筋混凝土防腐蚀 （上海法赫桥梁隧道养护工程技术有限公司） 摘要：介质对钢筋混凝土的腐蚀机理，根据规范要求提出防腐蚀措施。 关键词：腐蚀机理；钢筋混凝土；基础 1 引言 钢筋混凝土基础埋置于地下，接触到的腐蚀性介质主要是腐蚀性水和污染土。如果地下水对砼具有腐蚀性，设计师就需要进行防腐蚀设计。 2 钢筋混凝土的腐蚀机理 钢筋混凝土的腐蚀分为两部分；一部分是混凝土的腐蚀，另一部分是钢筋的腐蚀。 混凝土受腐蚀的类型有结晶类腐蚀，分解类腐蚀及结晶分解复合类腐蚀。结晶类腐蚀指水或土中某些盐类浸入混凝土的毛细孔中，经干湿交替作用盐溶液浓缩至饱和，当温度下降时析出盐晶体，晶体不断积累膨胀或与混凝土中某些成分相结合生成新的结晶物质膨胀，致使混凝土破坏。分解类腐蚀指水或土中的盐类与混凝土的化学成分反应生成易溶盐，被溶解或被水带走，从而使混凝土分解破坏。结晶分解复合类腐蚀指水或土中的盐类对混凝土既有结晶破坏又有分解破坏。 水或土对钢筋的腐蚀主要为电化学腐蚀和酸类的腐蚀。电化学腐蚀是指钢铁表面各部位受不同的物理或化学条件作用，形成电位差产生腐蚀电流，使钢铁被氧化导致锈蚀破坏。酸类的腐蚀是指水、土中的酸类对钢铁的化学溶蚀居多，它是因与电介质接触的金属表面形成大量短路微电池的作用而引起的。 当钢筋所处环境中含有氯离子等杂质时，会大为加快上述电化学腐蚀的速度，其作用原因为：①破坏金属钝化膜：当混凝土中存在氯离子等有害杂质时，可使混凝土局部的PH值降低，造成钝化膜的局部破坏，电化学腐蚀可以进行；②导电作用：腐蚀微电池的要素之一是要有离子通路，氯离子和硫酸根离子的存在，降低了混凝土中的电阻，从而加速了钢筋的电化学腐蚀过程；③阳极去极化作用：氯离子还会加速电化学腐蚀的阳极反应过程，其原理是将阳极反应生成的Fe2+“搬走”，使阳极反应得以顺利进行，也就加速了钢筋的腐蚀过程。同时在这些过程中，氯离子并未被消耗，也即凡进入混凝土中的氯离子均会周而复始地起作用，其危害非常大，建筑物中的金属腐蚀很大程度是由于氯离子造成的。 各主要腐蚀指标（介质）的腐蚀作用为： 2.1 PH值（酸碱度） PH值较小，表明水中的H+浓度相对较高，具有酸性，可与混凝土的CACO3等物质发生复分解反应，产生分解腐蚀。同时，PH值小显酸性时，会对钢铁产生酸性腐蚀。将11.5称做保护钢筋的“临界PH值”。 2.2 侵蚀性CO2（溶蚀碳酸钙） 地下水中常含有一些游离的碳酸（CO2），而水泥石中的氢氧化钙能与碳酸起化学反应，生成碳酸钙（CaCO3），碳酸钙又与碳酸起化学反应，生成易溶于水的碳酸氢钙： 如果水泥石在有渗滤的压力水作用下生成碳酸氢钙，并溶于水中被冲走，上述反应将永远达不到平衡。氢氧化钙将连续流失，使水泥石中石灰浓度逐渐降低，使硬化了的水泥石结构发生破坏。环境水中含游离碳酸越多，其侵蚀性也越强烈；若水温较高，则侵蚀速度将加快。 2.3 阴离子（HCO3-、Cl-及SO42-） 当水泥石处于软水（矿化度低于0.1g/L）中时，氢氧化钙将首先被溶解，溶出性侵蚀的强弱
1试述耐久性极限状态标志及耐久性极限状态的可靠指标取值 答： 混凝土结构发生耐久性破坏可近似认为是当混凝土发开裂到一定程度时混凝土与钢筋之间的粘结力发生破坏从而不能满足受力要求，我国《混凝土结构耐久性设计规》中将混凝土结构构件的耐久性极限状态分为三种：钢筋开始发生锈蚀的极限状态，钢筋发生适量锈蚀的极限状态和混凝土表面发生轻微损伤的极限状态，然而这个破坏程度很难定量描述，同时可知，氯离子浓度是影响钢筋锈蚀的主要因素，所以可以通过对氯离子浓度的定量描述来反映混凝土结构的耐久性能。 在对氯离子侵蚀环境下的混凝土结构进行寿命预测时,保护层内部钢筋表面 的氯离子浓度达到使钢筋开始锈蚀的临界浓度时,即认为结构开始进入失效状态,所以可近似将钢筋表面氯离子浓度达到临界值作为耐久性极限状态的标志。 2.论述混凝土产生裂缝原因及防止方法 混凝土产生裂缝的主要原因可以分为内部材料原因和外部环境作用原因。 1）内部材料原因： 材料原因引起的裂缝各类包括有: 干缩裂缝、中性化伴随钢筋腐蚀产生裂缝、氧化物使钢筋腐蚀产生裂缝、碱集料反应产生裂缝、水泥水化热产生裂缝。 2）外部环境作用原因： 外部环境作用原因引起的裂缝各类包括有：冻融循环作用、干湿交替、盐结晶、施工原因引起的混凝土裂缝、养护条件不当引起的裂缝，结构设计不当引起的裂缝以及建筑物沉降不均引起的裂缝等。 防止措施： 1）合理选择混凝土原材料和配合比，例如骨料品种、水泥品种等。 2）在混凝土中掺加外加剂，提高混凝土的密实度，或配置成高性能混凝土。 3）控制混凝土的搅拌质量和加强混凝土的早期养护条件以及合理的混凝土保护层厚度。4）优化结构设计，加强施工质量。 3.为什么在有盐环境及有干湿交替时耐久性环境等级较差? 答：混凝土是一种多孔材料，内部结构比较复杂，孔洞、微裂缝的分布和形态等对微观特征对混凝土的硫酸盐侵蚀有很大影响，干湿循环对混凝土产生疲劳破坏，干燥状态下水份蒸发，混凝土毛细孔内的硫酸钠溶液浓度上升，溶液过饱和产生析晶，体积膨胀使毛细孔内壁产生微裂缝，降低混凝土试件的抗渗透性；另一方面毛细孔内盐溶液的浓度增大促进了化学反应的速度，侵蚀产物生长速度加快，侵蚀产物富集体积膨胀微裂缝开展，也进一步降低混凝土的抗渗透性。 1）在干湿交替的条件下，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏。 2）盐在混凝土内部孔隙中形成的盐溶液浓度不同，导致渗透压不同，从而在混凝土内部
混凝土结构的腐蚀机理及预防措施(一) 摘要：腐蚀是影响混凝土结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。为深入了解混凝土结构的腐蚀，本文从影响混凝土结构的腐蚀性介质，混凝土结构的腐蚀机理，混凝土结构的腐蚀预防措施，并结合电力工程中混凝土防腐措施的施工要点进行了阐述。为了保证防腐蚀工程的质量，在设计中应根据腐蚀介质的性质、浓度和作用条件，结合工程部位的重要性等因素，正确选择防腐蚀材料和构造；在施工中应严格执行科学的制度，精心施工，确保建筑工程质量，提高建筑物使用寿命，执行可持续发展。 关键字：混凝土结构腐蚀腐蚀性介质腐蚀机理预防措施施工要点工程实例 建筑（ARCHITECTURE），巨大的工艺品。它组成我们赖以生存的不可缺少的空间，建筑也以其优美造型给我们带来愉悦。随着社会的不断进步，随着对环境资源的重视，人们对建筑质量有更高的要求，也越来越重视建筑工程中的腐蚀现象。由于多种因素，在建筑工程中，腐蚀无所不在。腐蚀给国民经济带来巨大的损失，腐蚀给我们生存的建筑空间带来不确定的安全隐患。 所谓腐蚀，是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化。 腐蚀反应的场所，首先是材料和腐蚀性介质之间相界面处。在一个腐蚀系统中，对材料行为起决定作用的是化学成分、结构和表面状态。腐蚀过程中如伴有机械应力的作用，将加速腐蚀而出现一系列特殊的腐蚀现象。但单纯的机械负荷（如拉应力、摩擦、磨损、疲劳等）造成的材料损伤，则不属于腐蚀范畴。 由于电力工程的特点，电力工程建设中存在着大量的腐蚀行为。如何通过设计选材适当、保证施工质量，减轻腐蚀给电力工程带来的负面影响，应成为电力工程技术人员探索的课题。对电力土建专业来说，确保建筑物的耐久性，尤其是保证混凝土结构的耐久性，防止或减少混凝土结构中腐蚀出现，应该成为我们探索的目标。 一、影响混凝土结构的腐蚀性介质 为了确定建筑物不同部位的防护措施，将腐蚀性介质按其形态并结合不同的作用部位分为5种：气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土。各种介质对不同材料的腐蚀程度，可按介质类别、环境相对湿度和作用条件等因素分为强腐蚀性、中等腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性共四个等级。 1.气态介质包括腐蚀性气体和以液体为分散相的气溶胶（酸雾、碱雾等），其作用的部位主要是室内外上部建筑结构的构配件。 2.腐蚀性水系指在工业生产过程中受到各种介质污染的工业水（生产水和废水）或地下水，介质在腐蚀性水中的含量较低。腐蚀性水作用的部位主要是地基、基础、污水池、地面和墙面等。 3.酸碱盐溶液：含有不同浓度介质的酸碱盐液体（包括完全潮解或溶解的腐蚀性固体），其
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 钢筋混凝土结构的腐蚀及防护 措施(通用版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施(通用 版) 一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义 钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时和混凝土材料中的碱性物质中和，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，
结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。 据调查,我国20世纪90年代前兴建的海港工程,一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏,结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程,高桩码头不到20年,甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏,海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。 国外学者曾用“5倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性,即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外,环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素,致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏,给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此,如何采取有效的防腐蚀技术措施,防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏,确保建
混凝土结构耐久性研究现状 由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。 耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。 影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。 我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。 混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。 混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。 荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压
钢筋混凝土桥梁腐蚀机理与防护 发表时间：2019-12-31T09:13:13.037Z 来源：《科学与技术》2019年第16期作者：周忠振 [导读] 现阶段，我国经济迅速发展，建设成了很多钢筋混凝土结构的桥梁 摘要：现阶段，我国经济迅速发展，建设成了很多钢筋混凝土结构的桥梁、码头等，但是在几十年的运营过程中很多钢筋混凝土桥梁出现了不同程度的耐久性问题，其中最为突出的就是混凝土的腐蚀。长期的腐蚀会导致钢筋混凝土的承受力下降、耐久性能降低，使用寿命缩短，所以对钢筋混凝土桥梁防腐进行分析十分必要。 关键词：钢筋混凝土；桥梁；腐蚀机理；防护 1导言 近些年，由于环境污染的问题越来越严重，原本非常坚固的钢筋混凝土桥梁也出现了不同程度的腐蚀。而桥梁腐蚀的出现，不仅会影响桥梁的整体美观，同时还会影响桥梁的使用寿命，甚至引发安全事故。因此，必须采取一定的措施加强对钢筋混凝土桥梁的防护，以此提高桥梁建筑的使用寿命和安全性。 2桥梁腐蚀机理研究现状 现阶段对于桥梁腐蚀机理的研究主要认为：由于混凝土受到腐蚀性介质的作用，混凝土被腐蚀，对钢筋造成了破坏，钢筋在外界因素的作用下遭受破坏，对于混凝土会产生一定的应力变形，进而导致混凝土的裂缝。这些裂缝会导致钢筋腐蚀进一步加重。 3钢筋混凝土桥梁腐蚀机理 3.1钢筋混凝土桥梁碳化作用腐蚀 碳化作用腐蚀顾名思义就是指空气中的二氧化碳与钢筋混凝土桥梁表面和内部毛细孔道中的氢氧化钙和水化硅酸钙发生反应，当碳化反应达到一定程度后，就会破坏掉钢筋表面的钝化膜，从而导致钢筋混凝土桥梁的腐蚀，这将对桥梁的使用安全和寿命造成严重的影响。 3.2钢筋混凝土桥梁硫酸盐腐蚀 空气中的二氧化硫和硫化氢同样会对钢筋混凝土桥梁造成腐蚀，当空气中的二氧化硫和硫化氢与水接触会产生一些酸类的物质，这些酸类物质会破坏掉混凝土表面的钝化膜，达到一定程度后，就会腐蚀到桥梁中的钢筋，从而对桥梁的质量和使用寿命造成严重影响。 4钢筋混凝土桥梁防腐蚀处理的问题 4.1处理意识不高 现代化的交通建设体系中，钢筋混凝土桥梁是非常有代表性的组成部分，自身所产生的影响非常显著，想要在日后工作的开展上创造出较高的价值，必须坚持在处理意识上良好的提升，但是从调查的结果来看，该方面的工作并没有达到理想的成绩。首先，钢筋混凝土桥梁的防腐蚀处理工作，未能够在方案设定上有效健全，日常调查研究存在很大的疏漏现象，各项工作的实践并没有按照协调原则来开展。这种问题的出现，直接导致钢筋混凝土桥梁的防腐蚀处理体系，未能够达到健全效果，而且各项工作的部署与落实，都存在较多的挑战；其次，防腐蚀处理工作的进行，缺乏持续性的干预，有些小问题表现为严重忽视现象，影响到了未来工作的全面进步。 4.2处理制度不健全 从客观的角度来分析，钢筋混凝土桥梁的建设、运营、发展等，都具有非常远大的目标，但是防腐蚀工作是具有敏感性较高的内容，倘若在处置和安排的过程中，没有遵循严格的制度来完成，势必会导致前后工作难以得到良好的衔接，各自内容和技术指标，也会表现出较大的矛盾、冲突现象。首先，钢筋混凝土桥梁的防腐蚀处理制度，并没有结合桥梁自身的特点、规模、位置、环境来完成，大部分情况下，防腐蚀处理工作的实施，都是按照传统的标准来操作，在经验的依赖方面较高，此种情况下，容易导致防腐蚀的问题不断增加，而且在后续工作的实践上，难以创造出较高的价值。其次，处理制度长久表现出不健全的现象后，全局防腐蚀的部署，以及最终目标的实现，都遭遇到了较大的阻碍。 5钢筋混凝土桥梁腐蚀防护措施 5.1合理的增加混凝土的厚度 钢筋混凝土桥梁之所以经常被腐蚀最主要的一个原因就在于混凝土保护层经常在碳化作用和硫酸盐下发生钝化，致使混凝土遭到腐蚀。因此，若想有效的防护钢筋混凝土桥梁腐蚀，可以合理的增加混凝土的厚度，加大钢筋混凝土桥梁的混凝土保护层，以此有效的避免混凝土保护层经常被腐蚀。在混凝土中掺加一些火山灰、粉煤灰等，使得混凝土中氯离子的渗透速率降低，而混凝土的电阻率会随之增加，就可以使腐蚀的时间和腐蚀的速度降低。其中超细材料微硅粉在混凝土中能够有效降低孔隙尺寸和阻断毛细孔，因此能够大幅度提高混凝土的抗掺性，降低氯离子的渗透对于钢筋的损害。在拌和混凝土的过程中，可以加入防钢筋生锈的物质，对于钢筋有很好的保护作用，阻碍有害物质对于钢筋的进一步腐蚀，在工程中这种高性能的混凝土应用比较广泛。 5.2涂刷防腐涂层 钢筋混凝土桥梁经常发生碳化和硫酸盐反应的一个重要原因就是桥梁的混凝土很容易与空气中的水分、二氧化碳、二氧化硫等发生反应。因此，在防护混凝土桥梁腐蚀时，就需要防止这些反应的发生，可以在钢筋混凝土桥梁的表面涂刷防腐涂层，经常使用的涂料有纯丙乳液、叔碳酸盐乳液、有机硅和苯丙乳液等。在钢筋混凝土桥梁的表面涂刷防腐涂层可以有效的防止混凝土与空气直接接触，避免发生碳化和硫酸盐反应，从而实现对钢筋混凝土桥梁腐蚀的防护。 5.3多种防护措施的设计和使用 为了实现钢筋混凝土桥梁腐蚀防护，在设计钢筋混凝土桥梁时，设计师和相关管理工作人员应该结合桥梁建设当地的实际情况设计多种腐蚀防护方案。例如：工业发展较快的地区在建设钢筋混凝土桥梁时，在选择防腐涂层的涂料时需要谨慎，尽量选择一些比较好的涂料，因为对于工业发展较快的地区来说，其环境污染相对也比较严重，若想达到桥梁防护的目的，就需要选择好一点的涂料。而一些建筑行业发展较快的地区在建设钢筋混凝土桥梁时，因为这些地区经常出现超载的现象，所以在设计桥梁时应该合理的增加混凝土的厚度，这样不仅可以达到防腐的目的，同时还可以有效的避免因为超载而出现裂缝，从而达到延长桥梁使用寿命和提高桥梁质量的目的。 5.4采取阴极防护措施 这种防护措施主要是应用在沿海地区或者北方，因为这里的气候条件等因素，会对混凝土桥梁的钢筋造成损害。阴极防护可以阻碍海水中或者空气中的离子对钢筋所造成的腐蚀，在国外有很多国家已经尝试了使用阴极防护来对桥梁进行保护，这种防护措施虽有一定的局
钢筋混凝土结构的维护 一、钢筋混凝土结构裂缝的维修 钢筋混凝土结构上产生的裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件预应力端头等部位。对于各种裂缝,必须查明其性质和产生的原因,进而确定具体的维修措施。 (一)损坏的现象和原因 (1)荷载裂缝,主要系结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。 (2)温度裂缝,主要系由大气温度变化、周围环境温差的影响和大块体混凝土施工时产生的水化热等因素造成。 (3)干缩裂缝,其产生的主要原因是:混凝土浇捣后,养护不及时,表面水分散失太快,体积收缩大;而内部混凝土湿度变化小,收缩也小,表面变形受约束后出现拉应力而导致表面干裂;其次是与所采用的水泥品种、水灰比大小、骨料含泥量、水泥含量、气候环境、有无配筋外加剂、振捣是否密实等因素有关。 (4)张拉裂缝,即预应力构件内由于张拉应力而引起的裂缝。主要原因是:预应力经放张后,构件表面及端头局部受力不均或受到附加力时,而产生的横向、斜向、端头等裂缝。 (5)沉降裂缝,现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降;平卧法生产的预制构件因侧向刚度差,在其侧面产生沉降裂缝;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,也可导致产生沉降裂缝。
除此以外,还有腐蚀、施工、振动所引起的裂缝。 (二)裂缝治理方法 混凝土结构或构件出现裂缝,有的破坏结构整体性,降低构件刚度,影响结构承载力;有的是对承载能力无多大影响,但会引起钢筋锈蚀、降低耐久性,或发生渗漏,影响使用。因此,应根据裂缝性质、大小,结构受力情况和使用要求,区别情况,及时进行治理。一般有以下几种处理办法。 1.表面修补法。这种办法适用于承载能力无影响的表面裂缝,以及大面积细裂缝防渗、漏水的处理。 一般采用表面涂抹水泥砂浆或表面涂抹环氧胶泥或用环氧粘贴玻璃布以及表面凿槽嵌补的方法。 2.内部修补法。内部修补是用压浆泵将胶结料压入裂缝中,由于其凝结硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。此修补方法适用于对结构整体性有影响,或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用灌浆材料有水泥和化学材料,可按裂缝的性质、宽度以及施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆;宽度小于0.5mm的裂缝,或较大的温度收缩裂缝,宜采用化学灌浆。 (1)水泥灌浆。一般适用于大体积构筑物裂缝的修补,主要施工程序包括:钻孔、冲洗、止浆及堵漏、埋管、试水、灌浆。 (2)化学灌浆。这适用于多种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。其操作主要工序为:表面处理、布置灌浆嘴和试气、灌浆及对孔。 二、钢筋混凝土内钢筋腐蚀的维修