摘要：钢筋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。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，会严重影响钢筋混凝土结构的耐久性， 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蜃耙跫保护等，是防止钢筋锈蚀提高结构耐久性的重要措施。
关键词：钢筋锈蚀, 耐久性, 措施
1 概述
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。
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。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
混凝土中的钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，并且同时向周围混凝土孔隙中扩散。锈蚀产物体积比腐蚀钢筋的体积要大得多，一般可达钢筋腐蚀量的2 ～ 4 倍。锈蚀产物的体积膨胀使钢筋外围混凝土产生环向拉应力，当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在钢筋与混凝土界面处将出现内部径向裂缝，随着钢筋锈蚀的进一步加剧、钢筋锈蚀量的增加。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。
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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。
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 结论
钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一。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。钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的破坏分的三个时期，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，结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。
参考文献：
[1]张海峰.浅析混凝土裂缝产生原因及预防措施[J]. 今日科苑,2008,(04).
论文作者:何启红
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/9/18
标签：钢筋论文; 锈蚀论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 耐久性论文; 保护层论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第26期论文;