钢筋混凝土腐蚀论文[1]

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1、受腐蚀钢筋混凝土耐久性能的研究江溢涛（江铜集团建设有限公司）摘要钢筋混凝土结构是目前应用较广的结构形式之一。随着建筑物的老化和环境污染的加重，钢筋混凝土结构I耐久性问题越來越引起国外广大研究者的关注。叙述了受腐蚀钢筋混凝土结构性能研究的现状。关键词腐蚀钢筋混凝土耐久性能在笫二届国际混凝土耐久性会议上，MehS教授指出：“当今世界混凝土破坏原因，按递减顺序是：钢筋腐蚀、冻害、物理化学作川”。他明确地将〃钢筋腐蚀〃排在影响混凝土耐久性因素的首位。而来自海洋环境的氯盐和用于化冰雪的除冰盐，又是造成钢筋腐蚀的主要原因

2、。美国1984年报道，仅就桥梁而言，57.5万座钢筋混凝土桥，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，40%承载力不足和必须修复与加固处理，当年的修复费为54亿美元；1988年报道，钢筋混凝土腐蚀破坏的修复费，一年要2500亿美元，其中桥梁修复费为1550亿美元（是这些桥初建费川的4倍）。加拿大早期大量使用除冰盐，使钢筋混凝土桥梁等破坏严重。欧洲、澳人利'I八海湾国家等，都有以氯盐为主的钢筋腐蚀破坏问题，其中英国修复费为每年50亿英镑。韩国曾发纶一系列建筑物破坏、倒塌事件，其中很多也与“盐害”有关。在我国已经发现许多海港码

3、头的混凝土梁、板使用不到10a已普遍出现顺筋锈胀开裂、剥落。北京、天津的许多立交桥，因为冷天撒盐化冰雪也LI益暴露出严重的钢筋腐蚀问题，不得不斥巨资修复。我们徳兴铜矿也存在此情况，而且较为严重。钢筋的腐蚀过程是一个电化学反应过程。混凝土孔隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙溶液形式存在，英中还含冇一些氢氧化钠和氢氧化钾，pH值约为12.5o在这样强碱性的环境中,钢筋表面形成钝化膜,它是厚度为20〜60?的水化氧化物（HFe2O3・加出0）,阻止钢筋进一步腐蚀。因此，施工质量良好、没有裂缝的钢筋混凝土结构，即使处在海

4、洋环境中，钢筋基木上也能不发生腐蚀。但是，当由于各种原因，钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化态时，钢筋就容易腐蚀。呈活化态的钢筋表而所进行的腐蚀反应的电化学机理是，当钢筋表而有水分存在吋，就发生铁电离的阳极反应和溶解态氧还原的阴极反应，相互以等速度进行。其反应式如下：阳极反应：Fe-2e-*Fe2+阴极反应：O2+2H2O+4e-4OH-腐蚀过程的全反丿应是阳极反M和阴极反应的纟R合，在钢筋表面析出氢氧化亚铁，该化合物被溶解氧化后生成氛氧化铁Fe（OH）3,并进一步生成nFe2O3-mH2O（红锈），一部分氧

5、化不完全的变成FesCU（黑锈），在钢筋衣面形成锈层。红锈体积可人到原來体积的4倍，黑锈体积可大到原來的二倍。铁锈体积膨胀，对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂，进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的剥落又进一步导致更剧烈的腐蚀。受腐蚀钢筋混凝土结构性能研究的现状如下。1研究方法目前，对受腐蚀钢筋混凝土结构的研究方法主要是试验研究和有限元分析。试验研究屮，腐蚀试件的模拟一是通过试验家试验，包括快速腐蚀试验（电化学腐蚀、加氯盐腐蚀等）和盐雾试验；二是长期自然暴銅试验；三是替换构件法。冇限元分析中，大多

6、采川钢筋混凝土非线性有限元方法对受腐蚀钢筋混凝土构件进行非线性模拟。电化学快速腐蚀试验通常是将试件浸入一定浓度的NaCl溶液中，用外部电源通以恒电流，混凝土屮的钢筋做阳极，不锈钢做阴极，通过控制电流密度的大小和通电时间来控制钢筋的腐蚀最。在混凝十屮掺加氯盐的快速腐蚀试验一般是在浇注混凝十-试件时，在混凝十拌合物中加入一定比例的氯盐（如CaCl2）,然后在自然条件下放置，或是施加一定大小的电流进行加速腐蚀。盐雾室屮的腐蚀试验是用来模拟氯化物在混凝七试件屮的渗透，一般将试件放置在一个密闭的盐雾室中，盐雾室上部的四

7、个角部各有一个喷雾口，盐雾室中还可以进行干湿交替、温度变化等。长期口然暴露试验是将钢筋混凝土试件放置在各种口然侵蚀环境,如人气环境、海洋环境、化匸环境屮，试验的周期较长，但能够较真实地反映实际情况。替换构件法是对长期处于腐蚀环境下的、实际工程中的钢筋混凝土构件从工作现场拆下來，进行各种力学性能试验。自然腐蚀的复杂条件需要在试验家用简单但貝有代表性的方法模拟，如何在试验室更好地模拟真实的腐蚀坏境对构件的作丿IJ,在较短的时间里达到结构在一定时期后的腐蚀状态,对试验结果的可靠性非常重要。2受腐蚀钢筋混凝土构件的抗

8、弯性能钢筋腐蚀通常会改变止常配筋混凝土梁的破坏类型，完好梁一般为弯曲破坏，而受腐蚀梁很多悄况下为剪切破坏。受腐蚀梁在钢筋屈服前，受力裂缝不明显，裂缝高度很低，一旦出现高度较高的明显的受力裂缝，这时钢筋已经屈服，构件即将破坏。有试验表明，钢筋腐蚀示，当压区腐蚀纵向裂缝宽度人于2mm时，在钢筋刚刚屈服的上部混凝土会出现被压碎的现象，破坏形态处于超筋梁和适筋梁的界限破坏状态。而当受拉钢筋腐蚀量大到一定程度