淺談鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響

王治民

（大連尚淇建筑安裝工程有限公司 116503）

淺談鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響

王治民

（大連尚淇建筑安裝工程有限公司 116503）

鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞的主要形式之一。鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞分的三個(gè)時(shí)期，前期是鋼筋表面局部銹蝕出現(xiàn)銹斑、銹片等；中期是鋼筋整個(gè)表面銹蝕，并產(chǎn)生膨脹，與保護(hù)層脫離，發(fā)生層裂；后期表現(xiàn)為鋼筋鐵銹進(jìn)一步膨脹，混凝土本身發(fā)生破壞，出現(xiàn)順筋脹裂，混凝土脫離，直至鋼筋不斷銹蝕，有效截面不斷減小，結(jié)構(gòu)承載力不斷下降，鋼筋混凝土構(gòu)件喪失基本承載能力。因?yàn)槿缃皲摻罨炷两Y(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，防止鋼筋銹蝕的措施是十分重要的。

鋼筋銹蝕 耐久性 措施

0、引言

因?yàn)殇摻罨炷辆哂谐杀镜土?jiān)固耐用、材料來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，在土木工程中得到了普遍的應(yīng)用。但在使用過(guò)程中，混凝土中的鋼筋銹蝕問(wèn)題卻不斷出現(xiàn)。

鋼筋的銹蝕會(huì)嚴(yán)重的影響結(jié)構(gòu)的安全，每年美、英等各國(guó)都會(huì)出巨資用于混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)，尤其是鋼筋銹蝕的修復(fù)。現(xiàn)階段，我國(guó)也有很多的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)步入老化期，因此，必須重視鋼筋銹蝕的研究和防治工作。

1、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性理論

結(jié)構(gòu)的耐久性從廣義上可以定義為結(jié)構(gòu)整體及其各個(gè)組成部分在自然環(huán)境及實(shí)際使用環(huán)境中處于各種劣化因素的長(zhǎng)期作用下，不需要進(jìn)行加固處理而保持其安全性、外觀要求和正常時(shí)使用功能的能力。在國(guó)內(nèi)許多的設(shè)計(jì)規(guī)范中都明確要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都必須具備安全性、適用性和耐久性，但是目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都是注重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載能力是否滿足，對(duì)結(jié)構(gòu)的維護(hù)環(huán)節(jié)往往重視不足，導(dǎo)致在建和已建的混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的耐久性問(wèn)題。如混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂，內(nèi)部鋼筋銹蝕，凍融循環(huán)、堿集料反應(yīng)等降低了建筑物的承載能力和使用年限，引起結(jié)構(gòu)耐久性失效。其中鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最主要因素。

2、銹蝕影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素

2.1銹蝕對(duì)鋼筋性能的影響

混凝土中的鋼筋一旦發(fā)生銹蝕，在鋼筋表面生成一層疏松的銹蝕產(chǎn)物，并且同時(shí)向周圍混凝土孔隙中擴(kuò)散。銹蝕產(chǎn)物體積比腐蝕鋼筋的體積要大得多，一般可達(dá)鋼筋腐蝕量的2～4倍。銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹使鋼筋外圍混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，當(dāng)環(huán)向拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在鋼筋與混凝土界面處將出現(xiàn)內(nèi)部徑向裂縫，隨著鋼筋銹蝕的進(jìn)一步加劇、鋼筋銹蝕量的增加。銹蝕會(huì)導(dǎo)致鋼筋截面積減小，并且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，鋼筋發(fā)生不均勻銹蝕，使鋼筋的表面凸凸不平，形成很多銹坑，鋼筋受力以后會(huì)在缺口處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使銹蝕鋼筋的強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率降低。并且隨著銹蝕程度的加深，鋼筋的強(qiáng)度也隨之直線減小。鋼筋截面的銹蝕也會(huì)使鋼筋極限變形變小塑性性能降低，銹蝕嚴(yán)重的鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，逐漸表現(xiàn)為脆性破壞的性質(zhì)，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性降低。

2.2銹蝕對(duì)混凝土性能的影響

銹蝕對(duì)混凝土的影響主要是鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層脹裂。鋼筋銹蝕生成的產(chǎn)物體積是原鋼筋體積的 2-6倍，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的體積膨脹力，致使混凝土保護(hù)層脹裂、整體脫落，結(jié)構(gòu)的承載力下降。而且一旦保護(hù)層銹脹開(kāi)裂，外部環(huán)境的劣化因子更容易進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，進(jìn)而加速了鋼筋的銹蝕速度，形成了惡性的循環(huán)，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.3銹蝕對(duì)鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能的影響

鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)作用主要分為：鋼筋和水泥之間的化學(xué)膠結(jié)力、鋼筋和混凝土接觸面上的摩擦力，對(duì)于變形鋼筋還存在肋紋與混凝土之間的機(jī)械咬合力。粘結(jié)性能是鋼筋與混凝土共同作用的基礎(chǔ)，梁試件通過(guò)粘結(jié)作用來(lái)傳遞應(yīng)力，協(xié)調(diào)兩種材料的變形。對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的變形鋼筋，肋紋基本銹蝕完全的情況下，其殘余粘結(jié)作用于光圓鋼筋類似，基本依靠粘結(jié)兩種材料之間的膠結(jié)力為主，甚至鋼筋銹蝕會(huì)使鋼筋與混凝土分離開(kāi)。因此鋼筋的銹蝕會(huì)使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性能降低。

3、防止鋼筋銹蝕提高結(jié)構(gòu)耐久性的措施

3.1 防止氯離子的侵蝕 鋼筋銹蝕的主要原因是氯離子的侵入。氯離子一般有兩種方式進(jìn)入混凝土，分別是“混入”和“滲入”。電化學(xué)保護(hù)法是防止氯離子侵入混凝土的最常用的方法，它分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)兩種。其中陰極保護(hù)由于經(jīng)濟(jì)有效被應(yīng)用的較廣。而陽(yáng)極保護(hù)是將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極連接，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)迅速發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成鈍化區(qū)，使金屬構(gòu)件得到保護(hù)。

3.2 提高混凝土的密實(shí)度 外界的有害物質(zhì)通過(guò)混凝土內(nèi)部的孔隙，可以滲入到混凝土的內(nèi)部，最后到達(dá)鋼筋表面，直至引起鋼筋銹蝕，所以，要想真正的防止由于外界的有害物質(zhì)引起的鋼筋銹蝕，必須提高混凝土的密實(shí)度。只有降低了混凝土的孔隙，才能提高混凝土的密實(shí)度，因此降低混凝土的拌合用水量是最主要的方法。然而如果只是簡(jiǎn)單的降低混凝土的拌合用水量，不僅會(huì)把工作性降低，也可以會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)蜂窩等。最本質(zhì)的辦法就是在工程設(shè)計(jì)階段就嚴(yán)格的控制混凝土構(gòu)建的裂縫寬度，采用足夠的保護(hù)層厚度，嚴(yán)控原材料質(zhì)量，合理振搗等，進(jìn)而保證混凝土的密實(shí)性。

3.3 控制混凝土裂縫 混凝土裂縫會(huì)嚴(yán)重的影響到混凝土材料的承載能力、耐久性及抗?jié)B能力，直接的影響建筑物的外觀和壽命，甚至對(duì)人們的生命構(gòu)成威脅，因此必須有效的控制混凝土裂縫，預(yù)防混凝土裂縫的主要方法有以下幾種：①盡量選用收縮量較小、低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。②混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大，干縮越大，因此要嚴(yán)格控制水灰比，摻加高效減水劑來(lái)增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量。

3.4 混凝土防護(hù) 在混凝土澆搗過(guò)程中注意成品保護(hù)。應(yīng)該規(guī)范混凝土澆搗施工的各項(xiàng)操作，不僅要對(duì)那些容易偏位的鋼筋做有效的固定，還要派專門的人員進(jìn)行指揮監(jiān)督，禁止人員隨意的在鋼筋上走動(dòng)，嚴(yán)重的按照各項(xiàng)操作規(guī)范開(kāi)展工作，振動(dòng)捧不得隨意觸及鋼筋骨架。另外，還要加強(qiáng)對(duì)施工人員的教育和管理，使其意識(shí)到鋼筋保護(hù)層的重要性，因?yàn)樵诒姸嗟挠脩敉对V中，由于鋼筋保護(hù)層厚度引起的樓板開(kāi)裂、板底露筋泛銹等問(wèn)題是最常見(jiàn)的。

結(jié)論

鋼筋凝土結(jié)構(gòu)因其充分利用了鋼筋的抗拉性能和混凝土的抗壓性能而具有強(qiáng)度高、耐久性好等一系列的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。然而鋼筋混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕會(huì)引起鋼筋力學(xué)性能的改變，會(huì)嚴(yán)重影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，銹蝕對(duì)鋼筋力學(xué)性能、混凝土保護(hù)層以及鋼筋與混凝土間粘結(jié)強(qiáng)度的影響，是影響混凝土結(jié)構(gòu)的主要原因。提高混凝土及其鋼筋自身的防護(hù)能力以及對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行凃 裝陰極保護(hù)等，是防止鋼筋銹蝕提高結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施。

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