混凝土中钢筋锈蚀原因分析

浅谈混凝土钢筋锈蚀的影响及防治　方仙梅　孝感学院资产与后勤管理处（４３２０００）　摘要：钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最直接因素。也是混凝土耐久性破坏的主要形　式之一。本文从锈蚀机理、影响因素和影响后果及防治等方面进行了综述性讨论。　关键词：锈蚀；钢筋混凝土；防治；破坏；耐久性　钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最　直接因素，也是混凝土耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈　蚀对结构的破坏分为ｊ个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出　现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀．与　保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀。　混凝土本身发生破坏，出现顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢　筋不断锈蚀，有效截面不断减小，结构承载力不断下降．钢　筋混凝土构件丧失基本承载能力　１钢筋混凝土中钢筋锈蚀机理及表现　１．１锈蚀机理　正常情况下，在正常混凝土中ｐＨ值约为１２，这时钢材　表面能形成碱性氧化膜（钝化膜），对钢筋起保护作用，若混　凝土碳化后，由于碱性降低（中性化）会失去对钢筋的保护　作用。此外，混凝土中氯离子达到一定浓度也会严重破坏钢　筋表面的钝化膜　对于钢筋混凝土．在一般环境条件下．钢筋的锈蚀通常　由两种作用引起：一种是混凝土碳化作用：一种是氯离子的　侵蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏　作刚，但是这两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的　最重要又最常遇到的环境介质：混凝土碳化使混凝土孔隙溶　液中的Ｃａ（０Ｈ）　含量逐渐减少，ｐＨ值逐渐下降，钝化膜逐渐　变得不再稳定以至于完全被破坏，使钢筋处于脱钝状态；周　围环境巾的氯离子从混凝土表面逐渐渗入到混凝土内部．　到达钢筋表面的混凝土孔溶液中的游离氯离子浓度超过　一定值（临界浓度）时，即使混凝土碱度再高，ｐＨ值大于ｌ１．５　时，Ｃｌ一也能破坏钝化膜．从而使钢筋发生锈蚀。氯盐引起钢　筋锈蚀的发展速度很快，远比碳化锈蚀严重，这种情况常发　生在近海或海洋环境以及冬季经常使用除冰盐的环境。　１．２钢筋锈蚀的破坏表现　钢筋锈蚀后．导致混凝土结构性能的裂化和破坏．主要　有如下表现：①钢筋锈蚀，导致截面积减少，从而使钢筋的力　学性能下降。大量的试验研究表明，对于截面积损失率达　５％一１０％的钢筋．其屈服强度和抗拉强度及延伸率均开始下　降，对于截面积损失率大于ｌ０％，但小于６０％的严重腐蚀。　钢筋各项力学性能指标严重下降。如钢筋截面积损失率达　１．２％、２．４％和５％时，钢筋混凝土板的承载能力分别下降８％、　１７％和２５％，钢筋截面积损失率达６０％时，构件承载能力降　低到与未配筋构件相近。（　钢筋腐蚀导致钢筋与混凝土之　间的结合强度下降。从而不能把钢筋所受的拉伸强度有效　传递给混凝土。③钢筋锈蚀生成腐蚀产物．其体积是基体体　积的２～４倍，腐蚀产物在混凝土和钢筋之间积聚，对混凝土　的挤压力逐渐增大，混凝土保护层在这种挤压力的作用下拉　应力逐渐加大，直到开裂、起鼓、剥落。　昆凝土保护层破坏　后，使钢筋与混凝土界面结合强度迅速下降，甚至完全丧失．　不但影响结构物的正常使用，甚至使建筑物遭到完全破坏，　给国家经济造成重大损失。　２影响钢筋锈蚀的因素　影响钢筋锈蚀的因素很多．包括钢筋位置、钢筋直径、水　泥品种、混凝土的密实度、保护层厚度及完好性、外部环境　等。　１）混凝土液相ｐＨ值及碳化程度。钢筋锈蚀速度与混凝　土液相ｐＨ值有密切关系，ｐｈ值大于１０时，钢筋锈蚀速度很　小；ｐＨ值小于４时．钢筋锈蚀速度急剧增加。混凝土的碳化　降低了混凝土的碱度，造成ｐＨ值降低，给钢筋脱钝提供了　可能。钢筋的失重率与混凝土的碳化深度差不多呈线性关　系，由此混凝土的碳化程度对钢筋锈蚀有重大影响。　加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。　要防止钢筋锈蚀．设计时应根据规范要求控制裂缝宽　度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则　构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控　制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止　氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或　其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。　５施工材料质量引起的裂缝　混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配　置混凝土所采用材料质量不合格．可能导致结构出现裂缝。　６小结　一座桥梁从建成到使用，影响工程质量的凶素很多。由　上述分析可知．均可能使混凝土桥梁出现裂缝。因此，严格　按照国家有关规范、技术标准进行设计、施Ｔ和监理，是保　证结构安全耐用的前提和基础。在运营管理过程中，进一步　加强巡查和管理，及时发现和处理问题，也是相当重要的一　个环节．不能忽视。

混凝土中氯离子对钢筋锈蚀的影响原理

混凝土中氯离子对钢筋锈蚀的影响原理

混凝土是一种复杂的多相材料，由水泥、水、骨料、细集料和空气组成。在混凝土结构中，钢筋是起到承受荷载的主要构件，而混凝土则是钢筋的保护层。然而，混凝土中存在着一些化学物质，如氯离子，它们可能对钢筋的锈蚀产生影响。

钢筋在混凝土里的主要保护机制是氧化钙的形成，它可以保护钢筋不被氧化。当氯离子进入混凝土中时，它们会与氧化钙反应，生成氯化钙，破坏氧化钙层，使钢筋暴露在外界环境下，容易被氧化而发生锈蚀。

氯离子的来源主要有三种：混凝土原材料中的氯离子、施工时使用的含氯材料以及外部环境中的氯离子。混凝土原材料中的氯离子主要来自于骨料和水泥中的氯化物，而施工过程中使用的含氯材料包括加速凝结剂、养护剂、脱模剂等，这些材料中含有的氯离子在混凝土中会逐渐释放。此外，外部环境中的氯离子也可能会进入混凝土结构中，如海水、路面融雪剂等。

混凝土中氯离子的浓度是影响钢筋锈蚀的主要因素之一。当氯离子的浓度超过一定阈值时，就会对钢筋产生不可逆的损害。氯离子的浓度受到混凝土的配合比、骨料种类、水泥种类、养护质量等因素的影响。一般来说，配合比中水灰比越小，氯离子的扩散越慢，混凝土的抗氯离子渗透能力越强。而使用高抗氯水泥、优质骨料以及严格的养护措施也能够提高混凝土的抗氯离子渗透能力，减少氯离子对钢筋的影响。

此外，混凝土中氯离子的扩散也是影响钢筋锈蚀的重要因素之一。氯离子的扩散受到混凝土的孔结构、温度、湿度等因素的影响。孔结构是决定混凝土抗氯离子渗透能力的主要因素之一，孔径越小、孔隙率越小的混凝土抗氯离子渗透能力越强。温度和湿度也会影响氯离子的扩散速度，一般来说，温度越高、湿度越大，氯离子的扩散速度越快。

综上所述，混凝土中氯离子对钢筋锈蚀的影响是非常复杂的，它受到混凝土的配合比、骨料种类、水泥种类、养护质量、氯离子浓度、氯离子扩散等多种因素的影响。为了保护混凝土结构中的钢筋，需要从多个方面入手，采取有效的措施，如合理设计混凝土配合比、选用高抗氯水泥和高品质骨料、加强混凝土结构的养护等，以减少氯离子对钢筋的影响，延长混凝土结构的使用寿命。

钢筋锈蚀的成因及相应的防护措施

钢筋锈蚀是指钢筋表面产生氧化物，导致钢筋失去原有强度和耐久性的现象。钢筋锈蚀的成因主要包括以下几个方面：环境因素、材料因素和施工因素。对于钢筋锈蚀问题，我们可以采取相应的防护措施来延缓钢筋锈蚀的速度，保护钢筋的完整性和耐久性。

环境因素是导致钢筋锈蚀的主要原因之一。在潮湿、高温、多雨等恶劣环境下，钢筋容易受到水分和氧气的侵蚀，从而形成锈蚀。此外，如果环境中存在大量的化学物质，如酸雨、盐雾等，也会加速钢筋的锈蚀过程。因此，在设计和施工过程中，应综合考虑环境因素，选择合适的防护措施。

材料因素也对钢筋锈蚀起到一定影响。优质的钢筋具有较好的耐腐蚀性能，能够有效抵御锈蚀的发生。而低质量的钢筋则容易受到锈蚀侵蚀。因此，在选用钢筋时，应选择质量可靠的产品，并严格按照相关标准进行验收和使用。

施工因素也是导致钢筋锈蚀的重要原因之一。在施工过程中，如果钢筋的包覆层不足或存在破损，会使得钢筋暴露在外界环境中，易受到锈蚀。此外，施工过程中如果没有采取有效的防护措施，如及时清理施工现场上的水泥浆、沙土等，也会造成钢筋锈蚀。因此，在施工过程中，应加强对钢筋的保护，确保钢筋的包覆层完好无损。

为了防止钢筋锈蚀，我们可以采取以下几种防护措施。

合理设计结构，减少钢筋暴露在外界环境中的面积。在结构设计中，可以采用一些措施，如增加混凝土的厚度、增设覆盖层等，来提高钢筋的防护性能，减少锈蚀的发生。

选用质量可靠的钢筋产品。在采购钢筋时，应选择具有良好耐腐蚀性能的产品，确保钢筋能够在恶劣环境下保持较好的性能。

加强施工过程中的质量管理和监督。在施工过程中，应严格按照相关规范要求进行施工，确保钢筋的包覆层符合要求，并及时清理施工现场上的杂物，防止污染和侵蚀。

定期进行维护和检测。及时发现钢筋锈蚀的问题，可以采取相应的修复措施，延缓钢筋锈蚀的发展。定期检测钢筋的状态，并进行必要的修补和防护措施，可以有效延长钢筋的使用寿命。

文章编号：１００９—９４４１（２０１４）０ｌ一００２２—０４　

浅谈混凝土中钢筋锈蚀机理及影响因素　

口口王立久，张立卿。刘　莎（大连理工大学建设工程学部，辽宁大连１１６０２４）　

摘要：对钢筋的锈蚀机理进行了介绍，认为钢筋锈蚀可以　分为钝化膜破坏和钢筋锈蚀两个阶段。从内部因素和外部　因素两个方面，论述了影响钢筋锈蚀的各种因素，展望了钢　筋锈蚀研究的前景。　关键词：混凝土耐久性；钢筋锈蚀；机理；影响因素　中图分类号：ＴＵ　５２８．５７１　文献标识码：Ａ　

引言　

钢筋混凝土结合了钢筋和混凝土的优点，是工　程中用量最大的建筑材料。虽然随着结构计算理论　

的提出和新型建筑材料的出现，将来还会出现很多　

新的结构形式，但可以肯定的是，混凝土结构仍然是　最常用的结构形式之一…。随着钢筋混凝土结构　

的大量使用，其耐久性问题也逐渐暴露出来。钢筋　锈蚀带来的耐久性问题不仅造成了大量的经济损　

失，还威胁到人们的生命安全。Ｍｅｈｔａ教授曾在《混　

凝土耐久性——五十年进展》报告中指出：“当今世　

界混凝土破坏的原因，按照重要性递减顺序排列是：　钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”＿２ｊ。　

据估计，全世界混凝土结构每年因钢筋锈蚀引　

起的维护加固费用达１　０００亿美元　。例如，日本　

引以为豪的新干线，运行不到１０年就出现了钢筋锈　

蚀开裂、混凝土剥落等情况。英国为解决海洋环境　

下钢筋混凝土构筑物的腐蚀与防护问题，每年花费　将近２０万英镑Ｈ　Ｊ。我国因钢筋锈蚀引起的耐久性　

问题同样很严重，根据１９９９年底的统计数据，仅　

１９９９年当年我国由于结构老化造成的损失约为　

１　８００～３　６００亿元，其中钢筋锈蚀占４０％，约为７２０一　ｌ　４４０亿元　。　

所以，有必要对混凝土中钢筋的锈蚀机理及影　响因素进行研究，从而更好地对混凝土的钢筋锈蚀　进行预测、预防及处理。　

ｌ钢筋锈蚀的机理　

混凝土中水泥的水化产物中有２０％一３０％的　

氢氧化钙，所以混凝土的孔溶液呈现碱性，ｐＨ值在　１２左右。在这种碱性环境下，钢筋的表面会形成一　层致密的钝化膜。研究表明＿６　Ｊ，钢筋的钝化膜存在