消耗混凝土量已高达88亿吨,而且年消耗量随着城市化建设不断增长。2005年文献[2]指钢筋混凝土结构在土木工程中应用极为普遍和广泛。1997年文献报导,全世界每年
出,我国每年混凝土用量约10亿立方米,钢筋年用量约2000万吨,规模之大,耗资之巨,居
凝土结构有较长的寿命。世界前列。由于很多大型、重要的建筑设施主要采用钢筋混凝土结构,因此人们希望这种混
然而,随着建筑物使用寿命增长,加之环境污染(例如酸雨),使得服役条件变差,建筑物
所处不利乃至恶劣环境(例如海洋平台)的机会增多,钢筋混凝土结构的耐久性问题显得十
分严重,由此而引起的结构失效已逐渐成为困扰土木工程界的一个突出问题。研究混凝土
结构耐久性已成为国内外有关专家学者普遍关注的前沿课题。其中,锈蚀钢筋混土构件
的承载力,因在混凝土结构中普遍存在并且目前还缺乏比较成熟的计算理论与方法而更加
受到关注。
由于恶劣的服役条件(海洋环境、冻融循环、干温交替、酸雨覆盖)、环境污染(酸、碱、盐
侵蚀)、欠妥的施工方法或使用不当等不利因素的影响,相当多的工业及民用建筑物、桥梁、
高架道路、水工大坝、海工栈道等混土结构出现钢筋锈蚀现象。钢筋锈蚀导致主筋受力性
状劣化、箍筋锈蚀甚至锈断、混凝土顺筋胀裂剥落,使得混凝土构件承载力降低,甚至造成结
构失效。例如德国柏林会议大厅倒塌(1982)[],美国北卡罗来纳州高速公路桥坍塌
(2000)[]和北京西直门立交桥报废重建(2001)[5]。美国加州大学Mehta教授(1991)[]在
“混凝土耐久性-50年的进展”主题报告中指出,“当今世界混凝土破坏的主要原因按重
要性递降排列顺序为:钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用”。此后,
Mehta教授(2001)又以“21世纪建筑结构的耐久性”为题发表了一些重要观点,其中强调
丁钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要原因。可见,钢筋锈蚀导致混凝土结构过早被破
坏,是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。
钢筋锈蚀使人们付出了巨大的代价;美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年
因锈蚀造成的各种损失为700多亿美元,其中混凝土结构中钢筋锈蚀造成的损失占
40%[]。美国国家研究协会1990年的研究报告指出,在今后20年内,美国将需花费
2000亿~3 000亿美元来修复那些钢筋锈蚀及质量低劣的钢筋混凝土结构[9]。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的锈蚀与防护问题和修复损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资
将近200亿英镑[10]。日本新干线在运行10年后出大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目
前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元[]。据瑞士联邦公路局统计,瑞士公
路系统约有3000座桥梁,每年用于桥面检测及维护的费用达8000万瑞士法郎,至于修理
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锈蚀钢筋混凝土柱承力评估与加固修复研究
或更换的费用就更高[]。前苏联有关统计资料表明[]:“仅厂房受钢筋锈蚀损坏的总额就占其固定资产的16%,有些厂房的钢筋混凝土结构使用10年左右即严重破坏,经常需要维
失约在1800~3600亿元,其中钢筋锈蚀占40%,约720~1440亿元[]。随着时间的推修,有些建筑维修费用已超过其原始造价。”据估计,中国1999年仅1年内由锈蚀造成的损
移,钢筋混凝土耐久性引起的维修加固费用不断增加,遵循“五倍定律”[15],即认为设计时在耐久性方面每节省1美元,就意味着发现钢筋锈蚀时需追加维修费用5美元,当发生纵向沿
筋裂缝时,则需增加费用25美元,严重破坏时则需追加费用125美元。由此可见,混凝土结构中钢筋锈蚀问题日趋严重。对钢筋锈蚀的研究和防治、锈蚀钢筋
的承载力评价、钢筋锈蚀后构件和结构承载力的退化规律等研究工作显得越来越迫切。
1.2 工程中的锈蚀钢筋混凝土柱
在许多不利乃至恶劣服役环境中,混凝土柱更容易发生钢筋锈蚀现象。例如工业厂房
柱,一般在室内裸露,受酸、碱、盐、油、二氧化碳等有害液体及气体侵蚀的机率大,容易引起
钢筋锈蚀,因此柱子的破损一般比较严重[16]。又如桥梁工程中的柱随着潮起潮落而处于干
湿交替的环境,在我国东北、西北和华北地区,还承受冻融循环作用”,因此更容易引起混

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