高温对钢筋混凝土结构的影响研究

２０１４年第３期　第４Ｏ卷总第１７９期　・３１・　２０１４年６月　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４０１　１．２０１４．０３．０１４　

浅析混凝土中钢筋锈蚀对混凝土结构的影响　

莫桂梅，徐俊，宣佳良　

（广西大学土木建筑工程学院，广西南宁５３０００４）　

摘要：简要阐述混凝土结构耐久性研究的意义，介　

绍混凝土中钢筋锈蚀的机理，并分别介绍钢筋锈蚀对其基　

本力学性能的影响、钢筋锈蚀对混凝土和钢筋之间粘结性　

能的影响和钢筋锈蚀对混凝土构件承载力的影响三个方面　

的研究现状。　关键词：钢筋锈蚀；粘上的结性能；力学性能；承载　

力　中图分类号：ＴＵ３７５　文献标志码：Ｂ　

文章编号：１６７２—４０１１（２０１４）０３—００３１—０３　

０前言　

自混凝土结构诞生后，由于其自身取材方便、造价低、　

受力性能好等原因，目前在各种工业、民用建筑中得到广　

泛使用。而由于混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀等原　

因，混凝土结构在使用一定的时间之后，其混凝土耐久性　

问题就会日益突出。混凝土结构处在不同的外界环境条件　

下，其耐久性问题有一定的区别。在潮湿环境中混凝土碳　化程度要比在干燥环境中严重，而氯离子侵蚀则在海洋混　

凝土结构中表现最为突出，钢筋锈蚀问题则在大多数具有　

较长使用年限的构件中都会存在。混凝土结构耐久性问题　

的存在轻则影响构件的正常使用功能，重则使构件承载力　降低，甚至是导致构件破坏。１９９１年Ｍｅｈｔａ教授…曾经在　

报告中指出，钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构受到损坏的　首要原因。目前，由钢筋锈蚀引起的结构耐久性失效问题　

是国内外专家学者极其重视的工程结构灾害问题。　

１混凝土中钢筋锈蚀的机理　

混凝土在刚结硬时有少量的Ｃａ（ＯＨ）　未完全反应形成　

ＣａＣＯ　，而是与水分子以饱和的ｃａ（ＯＨ）：晶体分布在混凝　

土中，混凝土在早期时ｐＨ值为ｌ３左右，呈强碱性，钢筋　

在这种强碱的环境下表层会形成一层厚度约为２００～６００　ｎｍ　

1 钢筋混凝土的高温性能及其计算

混凝土结构在高温下比在常温下的性能要复杂得多，理论分析难度大。这是因为结构在环境温度变化的情况下形成了动态的不均匀温度场，高温使材料（混凝土和钢筋）的强度和变形性能严重劣化，又使结构产生剧烈的内（应）力重分布；还因为温度和荷载（应力）有显著的耦合效应，使材料的本构关系和构件的受力性能随温度—荷载途径而有较大变化。为此，需首先通过试验手段展示混凝土的材料、构件和结构在温度与荷载共同作用下的力学性能，然后进行机理分析，总结试验数据，归纳其一般规律，进一步建立准确的理论分析方法，并给出简化的实用计算方法，供工程实践中应用。

一、结构工程中的温度问题

结构工程中因为温度变化而发生的工程问题可分为三类：

（1）周期性温度超常。

（2）正常工作条件下长期高温。

（3）偶然事故诱发的短时间高温冲击。例如建筑物火灾的延续时间从数十分钟至数小时不等，在1h内可达1000℃或更高；化学爆炸或核爆炸、核电站事故等。

对于第三类问题，虽有建筑设计防火规范，但并没有解决结构的抗火分析和设计问题。建筑物遭受火灾后，其结构内部升温，形成不均匀的温度场，材料性能严重恶化，导致结构不同程度的损伤和承载力下降。作为建筑物的承重和支撑体系，其结构必须在火灾的一定时间期限内保持足够的承载能力，以便受灾人员安全撤离灾场，消防人员进行灭火，救护伤亡人员和抢救重要器物等活动。当结构达到下述极限状态之一时，即认为结构抗火失效：（1）承载能力极限；（2）阻火极限；（3）隔热极限。

人们从以往的火灾事故中吸取了教训和经验，明确了对付火灾的策略是“预防为上”，但防不胜防，仍须“立足于抗”。 为了提高和解决结构与构件的抗火（高温）能力，曾经历了不同的发展阶段：初期，只是采取经验性的构造措施，

2 例如加大钢筋的保护层厚度，采用耐热混凝土等；其后，建立大型试验设备，对足尺试件进行高温加载试验，直接测定其耐火极限或高温承载力；现今的趋向是在试验研究的基础上，进行全面的理论分析，包括建立材料的高温-力学本构模型，确定火灾的温度试件曲线，进行非线性的瞬态温度场分析，以及构件和结构的高温受力全过程分析。由于混凝土结构的高温性能很复杂，至今理论分析尚不完备，有待继续充实和改进。

浅析钢筋混凝土漏筋对结构受力的影响

摘要：针对钢筋混凝土施工中的漏筋现象，以常见的地铁车站t型梁为研究对象，假设在混凝土施工过程中钢筋笼不变形，只发生整体移动。对比修复前后承载能力，研究表明，修复后结构承载能力较设计值有一定下降。

关键词：漏筋 t型梁 修复 承载力

钢筋混凝土结构是目前土木工程中使用最为广泛的结构形式。由钢筋和混凝土两种力学性能不相同的材料组成。钢筋的抗拉和抗压强度都很高，混凝土的抗压强度较高而抗拉强度却很低。钢筋混凝土结构就是把钢筋和混凝土通过合理的方式组合在一起，使钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力，从分发挥两种材料的性能优势，从而使设计的工程结构安全可靠又经济合理。

由于施工原因，钢筋混凝土出现漏筋的情况时有发生。导致漏筋的原因很多，主要有两种情况，一是钢筋笼整体移位，这种情况比较普遍；另一种是钢筋笼加工质量不满足要求，钢筋笼下料尺寸过大导致钢筋漏筋。出现漏筋通常采取加厚保护层的做法进行处理，加厚保护层后会导致混凝土截面发生变化，其力学性能会有一定程度改变。因第二种漏筋情况属于施工素质问题，在施工中通过培训可以避免。因此，本文仅研究第一种情况。

1 基本假定

(1) 假定研究对象为t型梁，具体尺寸如图1；

图 1 设计t型梁示意图

(2) 受弯构件横截面应变符合“平面假设”，即钢筋、混凝土的应变与离中性轴的距离成正比；

(3) 忽略横截面受拉区混凝土的抗拉强度；

(4) 假定钢筋保护层厚度为30mm；

2 修复前承载设计值

设计t梁腹板筋14φ32+10φ22，as=15053mm2，fy=300 n/mm2；翼板筋14φ32，a’s=11254 mm2，f’y=300 n/mm2。具体配筋示意图见图2。混凝土设计强度等级相为c30，fc=14.3 n/mm2，ft=1.43

建材发展导向

2019年第7期钢筋混凝土结构裂缝与钢筋锈蚀的影响

雷皓高刚

（中铁建电气化局集团西安电气化制品有限公司，陕西西安710000）

摘要：钢筋混凝土结构裂缝是当前建筑工程中难以克服的常见质量缺陷之一。有些裂缝会破坏结构的完整性，降低构件的刚

度，影响结构的承载能力。其中一些对承载力影响不大，但会引起钢的腐蚀，降低耐久性或泄漏，这将影响结构的使用。裂缝不仅会影响结构的抗渗性，还会引起钢筋的水蚀，从而影响钢筋的耐久性。关键词：钢筋混凝土；裂缝；腐蚀

在众多因素影响混凝土结构的耐久性，混凝土结构的开

裂引起的钢腐蚀是钢筋混凝土结构耐久性失效的重要原因。

混凝土结构施工期间，在环境中有害介质侵入混凝土内

部，破坏钢筋表面的钝化膜，造成钢筋的腐蚀和膨胀。腐蚀产

物的体积是原体积的2~4倍。的体积膨胀混凝土结构受到周

围的混凝土和钢筋和混凝土之间的界面产生压力，也就是说，

钢筋的膨胀力。钢铁腐蚀的加剧，钢铁腐蚀传播力的增加将导

致混凝土保护层的拉伸裂纹。钢筋的腐蚀裂纹首先出现在钢筋

混凝土的内部接口，逐步扩大从内到外。当的锈胀裂缝渗入到

混凝土保护层，在环境中有害介质直接接触的混凝土和钢筋的

锈胀裂缝。钢筋的腐蚀速率大大加快，这进一步加剧混凝土腐

蚀裂纹的扩张，甚至会导致混凝土保护层剥落。1钢筋混凝土结构裂缝的成因

钢筋混凝土结构裂缝的成因是复杂的，可以归纳如下：1）荷载引起的裂缝。在静态和动态负载下，钢筋混凝

土结构会产生直接和间接的压力。当直接压力和间接应力大

于混凝土的强度，裂纹会发生。荷载裂缝的特点，根据负载

变化。这些裂缝通常出现在拉伸、压缩、剪切带或严重的振

动。拉伸裂纹通常和引起的力的方向垂直，大致相等的间距;

压缩引起的裂纹通常平行的方向和力量，长度较短，密度较

大。荷载引起的裂缝通常是由计算、施工质量和超载引起

的。2）温度和湿度引起的裂缝变化、混凝土干缩和结构位

移（如地基不均匀沉降）。结构变化时，内部结构产生压力。

当应力超过混凝土的抗拉强度时，裂缝就会发生。的温度和