浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构耐久性的影响

摘要： 本文阐述了混凝土中钢筋锈蚀的研究背景，分析了钢筋锈蚀的主要原因、过程以及锈蚀后钢筋混凝土构件的力学性 能，并提出了钢筋锈蚀应采取的预防措施。

Abstract： This paper describes the research background of reinforcement corrosion in concrete， analyzes the main reasons， process and the mechanical properties of corroded reinforced concrete members as well as proposes preventive measures of reinforcement corrosion.

关键词： 钢筋锈蚀；钝化膜；碳化

Key words： reinforcement corrosion；passive film；carbonize

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0129-02

0 引言

因为钢筋混凝土具有成本低廉、坚固耐用、材料来源广泛的优点，在土木工程中得到了普遍的应用。但在使用过程中，混凝土中的钢筋锈蚀问题却不断出现。

钢筋的锈蚀会严重的影响结构的安全，每年美、英等各国都会出巨资用于混凝土结构的修复，尤其是钢筋锈蚀的修复。现阶段，我国也有很多的钢筋混凝土结构步入老化期，因此，必须重视钢筋锈蚀的研究和防治工作。

1 钢筋锈蚀所造成的后果

钢筋锈蚀不仅是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一，也是造成钢筋混凝土结构耐久性损伤的最主要和最直接的因素。钢筋锈蚀对结构的破坏主要分为三个时期，在三个时期有不同的表现，前期是一些锈斑、锈片开始出现在钢筋表面的局部；中期是整个钢筋表面都锈蚀了，并且产生膨胀，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，结构结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。

2006年1月5日5时15分左右，广东佛山市南海区九江大桥遭一艘运砂船撞击，造成大约200米桥面坍塌，约100米桥面坠入江中。有6辆车下落不明，桥面直插江底，桥面断裂处露出一根根被折断的钢筋。后经专家检查发现：近70%的拉索PE护层有不同程度的损坏，严重的已有剥落现象并有大量钢丝锈渣，个别PE护套内甚至有水流出，最严重的钢丝断丝已达1/3数量，且两端锚头锈蚀严重。

资料表明，钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已成为世界各国普遍关注的一大灾害。美国标准局1975年的调查表明，混凝土中钢筋的锈蚀占全美各种腐蚀的40%，1998年光总金属造成的腐蚀就达2757亿美元；日本新干线使用不到十年，就出现了大量钢筋腐蚀引起的混凝土开裂、剥蚀；在我国钢筋的腐蚀作用也很明显，接连不断的工程事故，使人们在血的教训面前深刻认识到对于钢筋锈蚀问题研究的重要性。

2 影响混凝土结构钢筋锈蚀的主要因素

2.1 混凝土碳化造成钢筋锈蚀 一般来说，混凝土中的孔隙水是碱性的，这时钢筋内孔隙水的pH值是大于9.5的，钢筋是惰性的，不会发生锈蚀。可是空气中的二氧化碳会与水泥中的碱反应，把孔隙水变成酸性，从而降低钢筋的pH值。其实二氧化碳从构件的一开始就对混凝土的表面开始碳化作用，而且会不断的深入。一旦构件有了缝隙，二氧化碳会更加容易的进入混凝土的内部。一般情况下，在设计构件的时候就会考虑到最小钢筋保护层厚度的问题，但是如果因为混凝土的碳化而减弱了这一数值，很可能因为钢筋锈蚀而造成结构破坏。

通过在构件的表面钻一个孔，然后滴入酚酞，如果发生碳化会变成粉色，观察变色部分就可以知道碳化层的深度。

2.2 混凝土振捣不密实造成钢筋锈蚀 混凝土水灰比过大，水泥用量过少，混凝土振捣不密实及养护不到位，或在混凝土浇筑过程中产生露筋、蜂窝、麻面等，会使混凝土孔隙过大或存在裂缝，便于空气中的水和二氧化碳气体侵入，引起钢筋锈蚀。

2.3 侵蚀性气体的侵入造成钢筋锈蚀 当空气中含有工业废气，如氯化氢和氯等酸性气体，将同样被混凝土吸收而与氢氧化钙结合，造成混凝土碱度迅速下降，使钢筋遭受锈蚀。

2.4 施工引起的裂缝 在混凝土的各项施工中，比如浇筑、制作吊装等，一定要保证施工的规范性，一旦不按规范施工，则容易产生各种裂缝。

比较常见的有：①混凝土保护层过厚，或踩塌已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，而形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。②没有把混凝土振捣密实，形成了一些空洞，造成钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。③混凝土的水分因为搅拌或者运输时间过长而蒸发过多，导致塌落度过低，或因为水灰比加大出现不规则的收缩裂缝。④混凝土初期养护不到位，使得混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。⑤支架预压不够或模板刚度不够或拆模过早等使结构产生裂缝。

3 钢筋锈蚀防护措施

3.1 防止氯离子的侵蚀 钢筋锈蚀的主要原因是氯离子的侵入。氯离子一般有两种方式进入混凝土，分别是“混入”和“渗入”。电化学保护法是防止氯离子侵入混凝土的最常用的方法，它分为阴极保护和阳极保护两种。其中阴极保护由于经济有效被应用的较广。而阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极连接，当电流通过时迅速发生电化学反应，形成钝化区，使金属构件得到保护。

3.2 提高混凝土的密实度 外界的有害物质通过混凝土内部的孔隙，可以渗入到混凝土的内部，最后到达钢筋表面，直至引起钢筋锈蚀，所以，要想真正的防止由于外界的有害物质引起的钢筋锈蚀，必须提高混凝土的密实度。只有降低了混凝土的孔隙，才能提高混凝土的密实度，因此降低混凝土的拌合用水量是最主要的方法。然而如果只是简单的降低混凝土的拌合用水量，不仅会把工作性降低，也可以会导致出现蜂窝等。最本质的办法就是在工程设计阶段就严格的控制混凝土构建的裂缝宽度，采用足够的保护层厚度，严控原材料质量，合理振捣等，进而保证混凝土的密实性。

3.3 控制混凝土裂缝 混凝土裂缝会严重的影响到混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，直接的影响建筑物的外观和寿命，甚至对人们的生命构成威胁，因此必须有效的控制混凝土裂缝，预防混凝土裂缝的主要方法有以下几种：①尽量选用收缩量较小、低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。②混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大，干缩越大，因此要严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。

3.4 混凝土防护 在混凝土浇捣过程中注意成品保护。应该规范混凝土浇捣施工的各项操作，不仅要对那些容易偏位的钢筋做有效的固定，还要派专门的人员进行指挥监督，禁止人员随意的在钢筋上走动，严重的按照各项操作规范开展工作，振动捧不得随意触及钢筋骨架。另外，还要加强对施工人员的教育和管理，使其意识到钢筋保护层的重要性，因为在众多的用户投诉中，由于钢筋保护层厚度引起的楼板开裂、板底露筋泛锈等问题是最常见的。

4 小结

混凝土结构损坏如果得不到及时处理，损坏就会日益加剧，极易诱发各种危险事故。因此，应对碳化机理、碳化的影响因素、碳化对钢筋混凝土结构物的损坏原因进行分析，并针对碳化引起水工建筑物的缺陷采取治理措施。

参考文献：

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