摘要：概括了混凝土中钢筋锈蚀机理的研究现状，对锈蚀钢筋混凝土的耐久性能、黏结性能等进行了总结，同时介绍了锈蚀钢筋混凝土补强修复的发展现状。分析表明：当前主要采用宏观破损试验方法研究锈蚀钢筋混凝土结构构件的力学性能，基于钢筋锈蚀的电化学本质，开展混凝土结构钢筋锈蚀状况检测技术研究及相关保护方法的开发显得尤为必要。
关键词：混凝土；钢筋锈蚀；纤维增强聚合物；电化学
引言
混凝土结构应用至今的150多年间，大量钢筋混凝土结构因各种各样的原因提前失效，达不到服役年限[1]。总结大量工程经验可以发现造成混凝土结构性能退化的原因从根本上讲大致分为两类：一类为混凝土结构或构件本身承载能力不足或者超载引起的性能退化或损伤，即短期承载力方面的原因；另一类为混凝土自身材料和外界自然环境的共同作用使得其物理、力学性能随着使用时间的推移逐步退化，进而使得承载能力不足，即长期耐久性方面的原因[2]。实际情况更多的是由于结构的耐久性不足造成的，特别是沿海及近海地区的钢筋混凝土结构，由于海洋环境的腐蚀作用，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。
1 钢筋锈蚀机理研究现状
混凝土中的钢筋锈蚀逐步成为全世界范围的一个主要难题，特别是桥梁、港口、隧道、海上结构及其他一些暴露于海水或除冰盐等恶劣环境的建筑物[3]。近年来，混凝土结构钢筋锈蚀机理的研究正受到国内外专家学者和工程技术人员越来越广泛的关注和重视。
一般情况下，混凝土拌制成型时会产生碱性水化物，使得混凝土孔隙中充满碱性过饱和溶液，pH值一般在12以上。在这种环境条件下混凝土内的钢筋表面会产生一层致密、稳定的共格结构钝化膜。自然环境中引起钢筋钝化膜破坏的主要因素包括两方面：(1)二氧化碳侵入造成的碳化使混凝土保护层pH值降低，进而破坏钢筋表面的钝化膜发生微电池腐蚀；(2)自然环境中穿透混凝土保护层的氯离子或混凝土中掺入过量的氯盐（如早强剂等），当钢筋表面氯离子浓度超过腐蚀临界值时，钢筋脱离钝化状态发生原电池腐蚀[4]。文献[5]指出：混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程。大气中的二氧化碳及自然环境中的氯离子导致钢筋脱离钝化状态发生电化学腐蚀，进而导致钢筋截面积减少，从而使钢筋力学性能下降；另一方面，钢筋腐蚀产物致使钢筋和混凝土之间的粘结强度劣化，这将与其它因素一起影响混凝土构件的使用性能和承载能力，如刚度降低，挠度变形和横向裂缝间距增大，裂缝变宽，从而降低构件的安全性、适用性及耐久性，甚至可能导致混凝土结构失效[6]。
2 锈蚀钢筋混凝土补强修复研究现状
钢筋锈蚀造成材料物理力学性能指标发生变化，进而导致混凝土结构构件性能的劣化和破坏。因此，开展锈蚀钢筋混凝土结构构件的补强修复工作就显得尤为重要。
近年来，鉴于纤维增强聚合物轻质高强、耐腐蚀等优点，越来越广泛地被应用于钢筋混凝土结构加固修复中。已有研究表明：纤维增强聚合物能有效延缓混凝土中钢筋的进一步锈蚀，且耐腐蚀性不随时间降低，并且，由于其对混凝土的横向约束作用，将钢筋拉拔试件由脆性的混凝土劈裂破坏转变为延性的钢筋拔出破坏，一定程度上提高了钢筋与混凝土的粘结强度[7~8];粘贴纤维增强聚合物加固可以显著提高锈蚀梁的抗弯承载能力，同时也能一定程度提高梁的刚度，并且提高幅度随纵向纤维布粘贴量增大而增大[9];纤维增强聚合物加固能降低梁中锈蚀钢筋应力，减缓裂缝发展速度，从而提高梁的疲劳寿命[10]。
可以看出，当前主要采用宏观破损试验方法对纤维增强聚合物加固锈蚀钢筋混凝土构件进行耐久性及力学性能方面的研究。鉴于混凝土结构构件中钢筋锈蚀的本质为电化学过程[11]，非破损的电化学检测方法从微观角度能更有效地反映钢筋锈蚀的本质过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆文献[12]采用半电池电位、极化电阻等电化学参数研究纤维增强聚合物加固混凝土柱中钢筋锈蚀速率的变化，通过分析相关电化学参数的变化，揭示混凝土构件中钢筋锈蚀速率的发展规律；文献[13]采用电化学阻抗谱研究混凝土中钢筋锈蚀速率，提出了混凝土钢筋锈蚀电化学阻抗谱的简化等效电路模型。
由此可见，非破损检测方法以其独特的优势逐渐成为研究人员探索的新技术，钢筋锈蚀的研究方法，由传统的宏观破损试验逐步转变为非破损的电化学测试，这对推动混凝土结构钢筋锈蚀的研究工作具有积极意义。
3 结语
结合我国实际国情，目前沿海及内陆部分地区存在钢筋混凝土结构腐蚀破坏严重问题，加之我国正处于基础设施建设的高潮期，根据国外经验总结，钢筋混凝土结构在服役约20年后，其腐蚀破坏问题将日益凸显。科学有效的检测方法及评价参数能对既有建筑结构进行科学的耐久性评估及剩余使用寿命预测，进而采取合理有效的减缓腐蚀的处理方法，这些对于保障结构可靠性、延长服役年限具有重要的现实意义。因此，开展钢筋自然腐蚀机理及混凝土结构钢筋锈蚀状况检测技术的研究及相关保护方法的开发就显得尤为必要。
参考文献
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[13]许晨,李志远,金伟良.混凝土中钢筋锈蚀的电化学阻抗谱特征研究[J].腐蚀科学与防护技术,2011,23(5):393-398.
论文作者:齐波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/17
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