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[摘 要]钢筋混凝土结构在工程建设中得到广泛的应用，然而结构中的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。文章阐述了混凝土结构的耐久性理论，锈蚀影响混凝土耐久性的因素以及预防锈蚀的措施等。
[关键词]钢筋锈蚀 耐久性 措施
The influence of corrosion on the durability of reinforced concrete structure
ZHANG Jun-wei
（School of Civil Engineering and Communication，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450011，China）
Abstract：Reinforced concrete structures in engineering construction has been widely used，however，the structure of the steel corrosion of reinforced concrete structures that affect the durability of the main factors. Article explains the durability of concrete structure theory，the serious consequences caused by corrosion，rust，as well as the factors that affect the durability of concrete corrosion prevention measures.
Keywords：Steel corrosion；durability；measures
中图分类号：TV332 文献标识码：TV 文章编号：1009―914X（2013）25―0469―01
钢筋混凝土结构因其充分利用了钢筋的抗拉性能和混凝土的抗压性能而具有强度高、耐久性好等一系列的优点，在国内外工程建设中得到广泛应用[1]。然而钢筋混凝土内部钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能的改变、混凝土保护层的纵向开裂以及钢筋与混凝土间粘结强度的变化，从而成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一[2-3]。
1.混凝土结构的耐久性理论
结构的耐久性从广义上可以定义为结构整体及其各个组成部分在自然环境及实际使用环境中处于各种劣化因素的长期作用下，不需要进行加固处理而保持其安全性、外观要求和正常时使用功能的能力[4]。在国内许多的设计规范中都明确要求钢筋混凝土结构都必须具备安全性、适用性和耐久性，但是目前的结构设计中都是注重结构的设计承载能力是否满足，对结构的维护环节往往重视不足，导致在建和已建的混凝土结构出现不同程度的耐久性问题。如混凝土结构的开裂，内部钢筋锈蚀，冻融循环、碱集料反应等降低了建筑物的承载能力和使用年限，引起结构耐久性失效。其中钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要因素。
2.锈蚀影响钢筋混凝土结构耐久性的因素
2.1锈蚀对钢筋性能的影响
锈蚀会导致钢筋截面积减小，并且钢筋混凝土结构在使用过程中，钢筋发生不均匀锈蚀，使钢筋的表面凸凸不平，形成很多锈坑，钢筋受力以后会在缺口处产生应力集中，使锈蚀钢筋的强度降低，伸长率降低。并且随着锈蚀程度的加深，钢筋的强度也随之直线减小。钢筋截面的锈蚀也会使钢筋极限变形变小塑性性能降低，锈蚀严重的钢筋应力-应变曲线没有明显的屈服点，逐渐表现为脆性破坏的性质，使钢筋混凝土结构的安全性降低。
2.2锈蚀对混凝土性能的影响
锈蚀对混凝土的影响主要是钢筋锈蚀引起混凝土结构保护层胀裂。钢筋锈蚀生成的产物体积是原钢筋体积的2-6倍，使混凝土内部产生很大的体积膨胀力，致使混凝土保护层胀裂、整体脱落，结构的承载力下降。而且一旦保护层锈胀开裂，外部环境的劣化因子更容易的进入到混凝土内部，进而加速了钢筋的锈蚀速度，形成了恶性的循环，降低了结构的耐久性。
2.3锈蚀对钢筋与混凝土之间粘结性能的影响
钢筋和混凝土之间的粘结作用主要分为：钢筋和水泥之间的化学胶结力、钢筋和混凝土接触面上的摩擦力，对于变形钢筋还存在肋纹与混凝土之间的机械咬合力。粘结性能是钢筋与混凝土共同作用的基础，梁试件通过粘结作用来传递应力，协调两种材料的变形。对于锈蚀严重的变形钢筋，肋纹基本锈蚀完全的情况下，其残余粘结作用于光圆钢筋类似，基本依靠粘结两种材料之间的胶结力为主，甚至钢筋锈蚀会使钢筋与混凝土分离开。因此钢筋的锈蚀会使钢筋混凝土结构的粘结性能降低。
3.防止钢筋锈蚀提高结构耐久性的措施
防止钢筋腐蚀的技术措施有多种，归纳起来可分为两大类：
3.1防止钢筋锈蚀的内部措施
内部措施主要是提高混凝土及其钢筋自身的防护能力：
（1）提高混凝土的防护能力
在混凝土浇筑时选用优良的水泥品种，重视对骨料质量的要求，控制水灰比和水泥用量以及选用性能良好的外加剂，从而提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率。防止有害物质侵入混凝土内而使钢筋锈蚀。同时对钢筋混凝土结构要有合理的结构设计，保证有足够的混凝土保护层厚度。
（2）提高钢筋的防护能力
钢筋混凝土结构需用的钢筋要有严格地质量控制，同时对有较恶劣的环境中的混凝土应采用特种钢筋（如环氧涂层钢筋，不锈钢钢筋等）。
3.2防止钢筋锈蚀的外部措施
外部措施主要主要包括混凝土外涂层、钢筋涂层、阴极保护：
（1）混凝土外涂层
渗透性涂层在混凝土表面涂覆后，可与混凝土组分起化学作用并堵塞孔隙，或自行聚合形成连续性憎水膜。渗透性涂层材料可深入混凝土内部3—5mm，形成一个特殊的防护层，能有效地阻止外界环境中腐蚀介质进入混凝土中，从而保护钢筋免受腐蚀。
（2）环氧涂层钢筋
环氧粉末的独特性能与静电喷涂工艺技术的发展，能保证涂层与基体钢筋的良好黏结，抗拉、抗弯和短半径180o弯曲仍不出现裂缝的性能，能阻止腐蚀介质如水、氧、氯气等化学成分与钢筋接触，有效地保护了钢筋。
（3）阴极保护
钢筋的氯离子腐蚀实质上是电化学腐蚀。因此可以采用外加电流或牺牲阳极的阴极保护方法，给钢筋提供较高的负电压，使钢筋的电位处于负极（阴极），钢筋的电位降低到阳极开路电压之下，从而有效地保证了钢筋混凝土内的钢筋[5]。
4.结论
钢筋混凝土结构内部的钢筋锈蚀会严重影响结构的耐久性，锈蚀对钢筋力学性能、混凝土保护层以及钢筋与混凝土间粘结强度的影响是影响混凝土结构的主要原因。提高混凝土及其钢筋自身的防护能力以及对混凝土结构进行凃装阴极保护等是防止钢筋锈蚀提高结构耐久性的重要措施。
参考文献
[1] 赵顺波。混凝土结构设计原理[M]。上海：同济大学出版社，2004
[2] GB50068-2001。建筑结构可靠度设计统一标准[S]。
[3] 侯朋兵。不均匀锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究[D]。郑州：华北水利水电学院，2012
[4] 金伟良，赵羽习。混凝土结构耐久性[M]. 北京，科学出版社，2002.8
[5] 冀慧娇，何宏彬。水工混凝土中如何预防钢筋锈蚀及其检测技术[J]。黑龙江水利科技，2008，（4）：54
[关键词]钢筋锈蚀 耐久性 措施
The influence of corrosion on the durability of reinforced concrete structure
ZHANG Jun-wei
（School of Civil Engineering and Communication，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450011，China）
Abstract：Reinforced concrete structures in engineering construction has been widely used，however，the structure of the steel corrosion of reinforced concrete structures that affect the durability of the main factors. Article explains the durability of concrete structure theory，the serious consequences caused by corrosion，rust，as well as the factors that affect the durability of concrete corrosion prevention measures.
Keywords：Steel corrosion；durability；measures
中图分类号：TV332 文献标识码：TV 文章编号：1009―914X（2013）25―0469―01
钢筋混凝土结构因其充分利用了钢筋的抗拉性能和混凝土的抗压性能而具有强度高、耐久性好等一系列的优点，在国内外工程建设中得到广泛应用[1]。然而钢筋混凝土内部钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能的改变、混凝土保护层的纵向开裂以及钢筋与混凝土间粘结强度的变化，从而成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一[2-3]。
1.混凝土结构的耐久性理论
结构的耐久性从广义上可以定义为结构整体及其各个组成部分在自然环境及实际使用环境中处于各种劣化因素的长期作用下，不需要进行加固处理而保持其安全性、外观要求和正常时使用功能的能力[4]。在国内许多的设计规范中都明确要求钢筋混凝土结构都必须具备安全性、适用性和耐久性，但是目前的结构设计中都是注重结构的设计承载能力是否满足，对结构的维护环节往往重视不足，导致在建和已建的混凝土结构出现不同程度的耐久性问题。如混凝土结构的开裂，内部钢筋锈蚀，冻融循环、碱集料反应等降低了建筑物的承载能力和使用年限，引起结构耐久性失效。其中钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要因素。
2.锈蚀影响钢筋混凝土结构耐久性的因素
2.1锈蚀对钢筋性能的影响
锈蚀会导致钢筋截面积减小，并且钢筋混凝土结构在使用过程中，钢筋发生不均匀锈蚀，使钢筋的表面凸凸不平，形成很多锈坑，钢筋受力以后会在缺口处产生应力集中，使锈蚀钢筋的强度降低，伸长率降低。并且随着锈蚀程度的加深，钢筋的强度也随之直线减小。钢筋截面的锈蚀也会使钢筋极限变形变小塑性性能降低，锈蚀严重的钢筋应力-应变曲线没有明显的屈服点，逐渐表现为脆性破坏的性质，使钢筋混凝土结构的安全性降低。
2.2锈蚀对混凝土性能的影响
锈蚀对混凝土的影响主要是钢筋锈蚀引起混凝土结构保护层胀裂。钢筋锈蚀生成的产物体积是原钢筋体积的2-6倍，使混凝土内部产生很大的体积膨胀力，致使混凝土保护层胀裂、整体脱落，结构的承载力下降。而且一旦保护层锈胀开裂，外部环境的劣化因子更容易的进入到混凝土内部，进而加速了钢筋的锈蚀速度，形成了恶性的循环，降低了结构的耐久性。
2.3锈蚀对钢筋与混凝土之间粘结性能的影响
钢筋和混凝土之间的粘结作用主要分为：钢筋和水泥之间的化学胶结力、钢筋和混凝土接触面上的摩擦力，对于变形钢筋还存在肋纹与混凝土之间的机械咬合力。粘结性能是钢筋与混凝土共同作用的基础，梁试件通过粘结作用来传递应力，协调两种材料的变形。对于锈蚀严重的变形钢筋，肋纹基本锈蚀完全的情况下，其残余粘结作用于光圆钢筋类似，基本依靠粘结两种材料之间的胶结力为主，甚至钢筋锈蚀会使钢筋与混凝土分离开。因此钢筋的锈蚀会使钢筋混凝土结构的粘结性能降低。
3.防止钢筋锈蚀提高结构耐久性的措施
防止钢筋腐蚀的技术措施有多种，归纳起来可分为两大类：
3.1防止钢筋锈蚀的内部措施
内部措施主要是提高混凝土及其钢筋自身的防护能力：
（1）提高混凝土的防护能力
在混凝土浇筑时选用优良的水泥品种，重视对骨料质量的要求，控制水灰比和水泥用量以及选用性能良好的外加剂，从而提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙率。防止有害物质侵入混凝土内而使钢筋锈蚀。同时对钢筋混凝土结构要有合理的结构设计，保证有足够的混凝土保护层厚度。
（2）提高钢筋的防护能力
钢筋混凝土结构需用的钢筋要有严格地质量控制，同时对有较恶劣的环境中的混凝土应采用特种钢筋（如环氧涂层钢筋，不锈钢钢筋等）。
3.2防止钢筋锈蚀的外部措施
外部措施主要主要包括混凝土外涂层、钢筋涂层、阴极保护：
（1）混凝土外涂层
渗透性涂层在混凝土表面涂覆后，可与混凝土组分起化学作用并堵塞孔隙，或自行聚合形成连续性憎水膜。渗透性涂层材料可深入混凝土内部3—5mm，形成一个特殊的防护层，能有效地阻止外界环境中腐蚀介质进入混凝土中，从而保护钢筋免受腐蚀。
（2）环氧涂层钢筋
环氧粉末的独特性能与静电喷涂工艺技术的发展，能保证涂层与基体钢筋的良好黏结，抗拉、抗弯和短半径180o弯曲仍不出现裂缝的性能，能阻止腐蚀介质如水、氧、氯气等化学成分与钢筋接触，有效地保护了钢筋。
（3）阴极保护
钢筋的氯离子腐蚀实质上是电化学腐蚀。因此可以采用外加电流或牺牲阳极的阴极保护方法，给钢筋提供较高的负电压，使钢筋的电位处于负极（阴极），钢筋的电位降低到阳极开路电压之下，从而有效地保证了钢筋混凝土内的钢筋[5]。
4.结论
钢筋混凝土结构内部的钢筋锈蚀会严重影响结构的耐久性，锈蚀对钢筋力学性能、混凝土保护层以及钢筋与混凝土间粘结强度的影响是影响混凝土结构的主要原因。提高混凝土及其钢筋自身的防护能力以及对混凝土结构进行凃装阴极保护等是防止钢筋锈蚀提高结构耐久性的重要措施。
参考文献
[1] 赵顺波。混凝土结构设计原理[M]。上海：同济大学出版社，2004
[2] GB50068-2001。建筑结构可靠度设计统一标准[S]。
[3] 侯朋兵。不均匀锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究[D]。郑州：华北水利水电学院，2012
[4] 金伟良，赵羽习。混凝土结构耐久性[M]. 北京，科学出版社，2002.8
[5] 冀慧娇，何宏彬。水工混凝土中如何预防钢筋锈蚀及其检测技术[J]。黑龙江水利科技，2008，（4）：54