基于钢筋混凝土腐蚀的研究

摘要： 在混凝土中，最能影响其耐久性的因素就是钢筋的腐蚀。本文通过对某工程的钢筋混凝土结构腐蚀进行研究，介绍了钢筋混凝土结构的防腐问题，提出一系列切实可行的处理方法。

关键词： 钢筋混凝土；电化腐蚀；碳化

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0131-02

0 引言

从20世纪80年代后期至今，经过十几年的建设，我国建筑设施发生了巨大的变化，每年都会新增很多新的建筑物。在这些工程中，钢筋混凝土构筑物的量不断增加，就目前所修的建筑而言，绝大部分为钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构。

根据目前对中原地区范围内建筑物的初步观察发现，混凝土构筑物在耐久性方面存在着不同程度的问题，严重影响混凝土结构正常的使用寿命，如不予以重视，将会对国家和人民的财产和安全带来严重的后果。混凝土腐蚀劣化过程一般经过两个阶段。初始阶段和扩展阶段，在初始阶段没有显著的材料弱化或结构功能退化现象出现，但某些保护层被侵蚀介质破坏。而在扩展阶段，将出现主动性的损伤并加速发展，如钢筋腐蚀。到目前为止，如何减缓和防止混凝土房屋的腐蚀，以提高混凝土建筑物耐久性能，延长其使用寿命还没有一套有效的方法。怎样延缓基础设施的腐蚀，提高结构安全耐久性，已引起人们的重视。

1 事故经过

1.1 事故过程 郑州市某旅馆的某区为一6层两跨连续梁的现浇钢筋混凝土内框架结构，上铺预应力空心楼板，房屋四周的底层和二层为490mm厚承重砖墙，二层以上为370mm厚承重砖墙。全楼底层5.0m高，用作餐馆，底层以上层高3.60m，用作客房。底层中间柱截面为圆形，直径550mm，配置9根直径为22的二级钢筋纵向受力钢筋，￠6@200箍筋。柱基础的底面积为3.50m×3.50m的单柱钢筋混凝土阶梯形基础；四周承重墙为砖砌大放脚条形基础，底部宽度1.60m，二者均以地基承载力fk=180Kn/m2，并考虑基础宽、深度修正后的地基承载力设计值算得。

该房屋的一层钢筋混凝土工程在冬季进行施工，为混凝土防冻而在浇筑混凝土时掺入了水泥用量3%的氯盐。该工程建成使用两年后，某日，突然在底层餐厅A柱柱顶附近处，掉下一块约40mm直径的混凝土碎块。为防止房屋倒塌，餐厅和旅馆不得不暂时停止营业，检查事故原因。

1.2 事故原因 在该建筑物的结构设计中，对两跨连续梁施加于柱的荷载，均是按每跨50%的全部恒活荷载传递给柱估算的，与理论上准确的两跨连续梁传递给柱的荷载相比，少算25%的荷重。柱基础和承重墙基础虽均按fk=180Kn/m2设计，但经复核，两侧承重墙下条形基础的计算沉降估计45mm左右，显然大于钢筋混凝土柱下基础的计算沉降量（估计在34mm左右）。虽然，他们间的沉降差为11mm

柱虽按￠550圆形截面钢筋混凝土受压构件设计，配置9根直径为22的二级钢筋纵向钢筋，AS=3421mm2，含钢率1.44%，从截面承载力看是足够的，但箍筋配置不合理，表现为箍筋截面过细、间距太大、未设置附加箍筋，也未按螺旋箍筋考虑，致使箍筋难以约束纵向受压力后的侧向压屈。

底层混凝土工程是在冬季施工的，混凝土在浇筑时掺加了氯盐防冻剂，对混凝土有盐污染作用，对混凝土中的钢筋腐蚀起催化作用。实际上，从底层柱破坏处的钢筋实况分析，纵向钢筋和箍筋均已生锈，箍筋直径原为￠6，锈后实为￠5.2左右，截面损失率约为25%。如此细又如此稀的箍筋难以承受柱端截面上9根直径为22的二级钢筋纵筋侧向压屈所产生的横拉力，起结果必然是箍筋在其最薄弱处断裂，此断裂后的混凝土保护层剥落，混凝土碎块下掉。

2 预防混凝土结构腐蚀的措施

2.1 原材料的选择

2.1.1 粗细骨料 发生碱集料反应的必要条件是碱、活性集料和水。粗、细骨料的耐蚀性和表面性能对混凝土的耐蚀性能具有很大影响。骨料与水泥石接触的界面状态对混凝土的耐蚀性有一定影响。混凝土中所采用粗细骨料，应保证致密，同时控制材料的吸水率以及其它杂质的含量，确保材质状况。

2.1.2 水泥 水泥是一种胶结材料。水泥的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结、硬化而形成。水泥石一旦遭受腐蚀，水泥砂浆和混凝土的性能将不复存在。由于各种水泥的矿物质组份不同，因而它们对各种腐蚀性介质的耐蚀性就有差异。在施工过程中，正确选用水泥品种，对保证工程的耐久性与节约投资有重要意义。

2.1.3 外加剂 在建筑防腐工程中，外加剂的使用主要是为了提高混凝土密实性或对钢筋的阻锈能力，从而提高混凝土结构的耐久性。实践证明，采用加入外加剂的方法，可以在一定范围内达到提高混凝土结构的耐腐蚀能力，是一种经济而有效的技术措施。但由于外加剂的化学组成，来自外加剂中的氯盐可能使混凝土结构中的钢筋脱钝，给结构物带来隐患。 在进行外加剂选择时需对其中氯盐的含量进行检测，并做相关实验。

2.1.4 拌合及养护用水 混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小会影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。

2.2 防腐混凝土的配合比设计 为提高混凝土的密实性能力，混凝土的强度等级宜大于或等于C25。受氯离子腐蚀或其它大气腐蚀时，钢筋混凝土构件中可掺入钢筋阻绣剂。对于预应力混凝土结构，其混凝土强度等级不小于C35，后张法预应力混凝土构件应整体制作，不得采用拼装的构件。混凝土配合比的设计，应按以下两种情况进行：一是按设计要求的强度进行配合比设计；二是按密实度的要求进行配合比设计，但强度等级往往大于前者。腐蚀环境中的混凝土配合比设计，必须取用上述两种情况中强度等级的较高者。

2.3 设计不同的保护层厚度 为保证钢筋位置的正确，混凝土保护层应满足设计要求。钢筋的垫块，应采用细石混凝土或水泥砂浆制作，有条件时最好采用定型的塑料垫块，不得采用石子作垫块，严禁使用短钢筋作为垫块。扩建工程中，特别是有大气腐蚀的条件下，构件的钢筋绑扎后应立即浇灌混凝土，避免产生锈蚀。钢筋不宜在露天存放，应放在密闭的仓库中，这一点对预应力钢筋和钢丝尤为重要。

2.4 控制表面裂缝，确保施工质量 加强混凝土的施工质量管理。混凝土必须充分捣固，对混凝土振捣后的表面工序也需要认真对待，压实表面对混凝土的抗腐蚀将起到相当重要的作用。

3 结语

通过对钢筋混凝土结构防腐问题的了解，在今后工程施工项目作业中，掌握混凝土结构的防腐蚀处理，能够确保工业建筑产品的质量控制，确保该产品设计规定的使用年限，并在建筑产品使用中大量减少结构方面的维护费用，避免由于结构腐蚀而引起的结构质量事故发生。

参考文献：

[1]张云莲.聚丙烯纤维与海工钢筋混凝土的耐久性，2002（11）：485-487.

[2]施惠生，王琼.海工高性能混凝土用复合胶凝材料的实验研究，2003（9）：1-4.

[3]朱毓丽.环氧树脂涂层钢筋海港工程中的应用前景，2002（6）：59-61.