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摘要：建筑工程安全性与耐久性在我国探讨话题中占据了越来越重要的地位，根据建设部近几年的调查研究发现，国内大部分地区大多数钢筋混凝土建筑在使用寿命达到25-30年后即需大修，甚至处于严酷环境下的钢筋混凝土建筑使用寿命仅仅只有15-20年。还有一部分工程在建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等现象。钢筋混凝土腐蚀和耐久性成为当今一大研究对象。
关键词：混凝土；钢筋锈蚀；结构耐久性；研究
随着经济的不断发展，混凝土在我国基础建设中使用量越来越多，混凝土结构具有较长的使用寿命，维护要求低，但在外部荷载和自然环境的长期作用下，其耐久性也不可避免的会受到影响，造成功能的衰减。钢筋锈蚀是影响混凝土结构的主要因素之一，是评价混凝土结构可靠性和耐久性的关键因素，钢筋锈蚀对混凝土结构的作用一般经历混凝土碳化、钢筋锈蚀、保护层沿钢筋剥落、产生锈胀裂缝，直到造成混凝土结构的彻底破坏。
1.钢筋锈蚀概述
钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对混凝土结构的破坏分为三个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀，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，混凝土结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。
2.钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的影响
2.1对钢筋力学性能的影响
当钢筋发生锈蚀后，其应力——应变曲线将会发生变化。目前，学术界普遍认为均匀锈蚀的钢筋，其抗拉强度不会发生改变，但在进行受力计算时，应采用锈蚀后钢筋的实际截面积。当锈蚀率超过一定数额时，钢筋的屈服强度、极限强度、伸长率都明显下降，但对于同一种钢筋，锈蚀对极限荷载影响大于屈服荷载，随质量锈蚀率的增大，极限荷载下降速度较屈服荷载快。因而，锈蚀后的钢筋容易出现脆性破坏，变形性能也会出现明显降低。
2.2钢筋锈蚀对混凝土粘性的影响
钢筋与混凝土之间如果出现氧化现象，肯定会对两种材料的连接效果产生很大的影响，因为氧化作用产生的物质会导致混凝土发生断裂，混凝土一旦发生断裂肯定会影响到钢筋，因为混凝土的存在就是为了对钢筋产生一种保护约束的作用，混凝土一旦发生断裂、膨胀肯定会导致钢筋自身性能的下降，长期以往会出现钢筋断裂。
这种材料一旦发生锈蚀，其面积要比普通的钢材要大很多，同时它又会对周围包裹它的混凝土产生一种向外膨胀的力量，当径向膨胀力的程度过大的时候，就会导致包裹它的混凝土发生破裂，钢筋材料表面的混凝土一旦出现破裂那么它所受到的保护与有效约束自然也会消失。
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3.影响钢筋锈蚀的主要因素
3.1氯化物的影响
氯化物是钢筋锈蚀的最重要原因，自由氯离子能加速钢筋锈蚀，起到破坏作用。氯离子主要是通过扩散进入混凝土内部达钢筋表面，其扩散过程与周围介质中氯离子浓度，混凝土的渗透性有关系，同时受到混凝土的毛细孔结构及孔膜被水饱和程度等因素的影响。
3.2混凝土碳化
正常状态下，混凝土空隙液呈强碱性，钢筋表面的混凝土形成钝化膜，对钢筋有保护作用。在使用过程中，大气中二氧化碳向混凝土内部渗透，并与混凝土中反应，生成，使得混凝土碱性减低。当碳化层发展到钢筋表面，使钢筋表面的高碱环境（pH 为 12.5～13.5）的 pH 值下降。当 pH 值下降到 11.5 以下时，钝化膜开始不稳定。当 pH 降到 9 左右时，钢筋钝化膜就遭到破坏。
3.3环境湿度、氧气的影响
混凝土的碳化和钢筋腐蚀与环境湿度有直接关系。在十分潮湿的环境中，其空气相对湿度接近于100%时，混凝土孔隙中充满水分，阻碍了空气中的氧向钢筋表面扩散，二氧化碳也难以渗入，所以，钢筋难以腐蚀。混凝土孔隙液中水和氧气的存在是钢筋锈蚀的必要条件，即使钝化膜受到破坏，如果氧气没有扩散到钢筋表面也不会发生钢筋锈蚀。经研究表明湿度在 60～80％时，氧气和二氧化碳向混凝土内部扩散，混凝土碳化、钢筋腐蚀活动增强。
3.4钢纤维对混凝土内部钢筋锈蚀的影响
钢纤维混凝土是以水泥混凝土为基材，以钢 纤维作为增强材料的一种水泥复合材料。研究表明，钢纤 维增强混凝土较普通混凝土具有较好的物理、力学性能，尤其具有良好的抗拉、抗弯强度及韧性、抗裂、抗爆和抗冲击性。在钢筋混凝土中掺入钢纤维后，可大幅延长钢筋保护层在电化学腐蚀作用下的初裂时间，并且混凝土保护层锈胀开裂时间也随着钢纤维掺量的增加而延长。由于钢纤维在混凝土中呈三维乱向分布，可有效地抑制混凝土裂缝的发展，从而可大幅度提高钢筋抗锈蚀性能和混凝土的抗裂性。
4.钢筋锈蚀的预防措施
4.1增加钢筋混凝土保护层的厚度
针对溶解氧腐蚀和氯盐腐蚀，增加钢筋的保护层厚度显然是非常有效的。一般情况下，炭化的深度、氯离子渗透的深度和时间的平方根成正比，所以增加保护层的厚度将大大延长钢筋脱钝和氯离子渗透至钢筋表面的时间。
4.2提高混凝土的密实性
提高混凝土的密实性，减少内部微细孔函隙和毛细管通首是加强钢筋防腐蚀能力的最根本途径。它首先要严格控制水灰比。施工时就要均匀振捣，严格控制振捣时间“防止偏振和漏振”还要认真加以养护。还要注意合理的混凝土级配。粗骨料的直径也不宜过大。
4.3混凝土外涂层
①混凝土表面涂层
在钢筋混凝土结构物表面，使用耐蚀涂层防止有害介质的渗人，保持混凝土碱度及其结构，以达到防止钢筋混凝土破坏的目的，这也是有效而常用的方法之一。在小范围强腐蚀环境中，采取表面涂层防护措施是首选方案。
②钢筋缓蚀剂
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论文作者:黄思宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/11
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 锈蚀论文; 钢筋混凝土论文; 表面论文; 保护层论文; 耐久性论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;