钢筋混凝土井架中钢筋锈蚀机理分析

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土井架中钢筋锈蚀机理分析
徐敏州，郝圣杰
(徐州华美房地产开发有限公司，江苏徐州221~2)
摘要：介绍了某煤矿钢筋混凝土井架钢筋锈蚀的现状及锈蚀的主要原因，分析了钢筋锈
蚀的机理。结合工程实际条件，确定了阻止钢筋进一步锈蚀的方法及井架的加固方案，对类
似工程的加固改造有借鉴作用。
关键字：钢筋混凝土；井架工程；钢筋锈蚀
中图分类号：TU375 文献标志码：B
钢筋混凝土结构是土木工程建筑中的首选形
式，而混凝土中钢筋锈蚀破坏是影响建筑物质量和
使用期的重要因素。据不完全统计，每年用于桥梁、
公路、房屋等基础设施工程因混凝土结构的钢筋锈
蚀而投入的修复费用高达数千亿美元；有的建筑物
使用不到l0年，就出现大面积因钢筋锈蚀引起的混
凝土开裂、剥蚀。因此，分析钢筋混凝土结构中钢筋
锈蚀原因和机理，对建筑物加固和安全使用具有现
实意义。现以某煤矿钢筋混凝土提升井架钢筋锈蚀
加固为例进行说明。
1 井架钢筋锈蚀现状及危害
1．1 井架钢筋锈蚀情况
某煤矿井架原建于20世纪60年代，为5层钢
筋混凝土框架结构，总高度为18．8 m。由于该井架
使用年数较长，并且大部分构件都处于露天环境，经
风雨冻融等自然条件侵蚀，目前已停用，准备将井架
改造为纪念原煤矿为地方经济所做出的贡献的景观
建筑，以资纪念。
该井架混凝土梁柱等构件均出现较大范围的保
护层裂缝、脱落、露筋及钢筋锈蚀现象(见图1)。钢
筋锈蚀后导致混凝土结构性能的劣化和破坏，主要
表现在3个方面：① 钢筋锈蚀导致钢筋截面积减
少，使得钢筋的力学性能下降；② 钢筋锈蚀导致钢
筋和混凝土之间的粘结力减小，使得钢筋与混凝土
不能很好地协同工作，造成钢筋混凝土构件承载能
力下降；③ 由于铁锈蚀产物体积是原铁体积的2～4
倍，锈蚀产物在混凝土和钢筋之间堆积，最终会导致
混凝土保护层破坏，使得钢筋与混凝土的粘结力迅
速下降甚至完全丧失。
图1 因钢筋锈蚀井架混凝土保护层脱落
1．2 井架裂缝情况
井架梁柱表面裂缝较多，部分裂缝宽度达到
1．5 mm左右(见图2)，有的部位出现构件混凝土
掉角或成片保护层脱落。从裂缝的走向看，裂缝主
要分为两大类：一类是和钢筋方向一致的顺筋裂缝，
一类是垂直构件截面的横向裂缝。顺筋裂缝产生的
原因主要是由于钢筋锈蚀后锈蚀产物体积比原来铁
的体积大2～4倍，锈蚀产物体积膨胀而使混凝土保
护层产生沿钢筋方向的胀裂，锈胀严重处钢筋混凝
土保护层会出现整体脱落。垂直于构件截面的横向
裂缝多出现在框架柱间的斜向支撑上，其产生的原
因主要是由于长年受提升绞车的运转所产生的往复
振动和变形，在构件截面上出现拉力，超过混凝土的
抗拉强度而引起的。