混凝土结构中钢筋锈蚀机理分析及其预防措施

资料大小：250KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-18

资料介绍

混凝土结构中钢筋锈蚀机理分析及
其预防措施
Analysis 0f Rebar Corrosion Mechanism in Concrete
Structure and Related Precauti0ns
口刘国栋
(中冶京唐建设有限公司河北盾山064000)
【摘要】混凝土结构中钢筋的锈蚀是混凝土结构耐久性的重要影响因素，也是目前混凝土耐久性课题中的一个难点。根据
工程实践，介绍了钢筋锈蚀的危害，并分析了钢筋锈蚀的机理以及影响因素，提出了预防钢筋锈蚀的技术措施。
【关键词】建筑结构混凝土钢筋锈蚀影响因素预防措施
【中图分类号]TU755．3 ／文献标识码 B 【文章编号】1004一lO01(2010)Ol一0028—03
0 引言
近几十年来，许多国家由于混凝土结构耐久性不良引发
的工程事故不断发生，由此造成的工程损失和维修费用大大
增加。著名专家梅塔(P．K．Mehta)教授认为，影响混凝土耐久
性的因素按重要性递减的顺序分别是钢筋锈蚀、冻融破坏、
侵蚀环境的物理化学作用。其中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结
构破坏的主要原因。
据有关资料介绍，美国锈蚀损失的40％与混凝土中钢筋
的锈蚀有关。我国以基础设施为主的钢筋混凝土结构中钢筋
的锈蚀也已经造成很大的危害，并潜存着很大的结构安全威
胁。如我国的海港码头、滨海设施、水工、桥梁都有很多钢筋
锈蚀破坏的事例，许多工程达不到设计寿命的要求，大量的
修复工程已经或正在进行。因此，采取适当措施预防钢筋混
凝土中钢筋的锈蚀，具有十分重大的经济意义，在某些情况
下甚至关系到人民的生命安全。
1 钢筋锈蚀的危害
1．1 力学性能退化
出厂合格的钢筋都有明确的屈服点和一定长度的屈服
台阶，并且抗拉强度与屈服强度之比值～般在1．25～1．5以
上。然而，当钢筋发生锈蚀后，随着锈蚀程度的不同，其应
力一应变益线将发生不同程度的变化。目前，学术界普遍认
为钢筋的均匀锈蚀不影响其抗拉强度，但在受力计算中应采
用钢筋的实际面积，一般截面平均锈蚀率小于5％时可视为
均匀锈蚀；当锈蚀率大于5％后，抗蚀的应力集中现象逐渐
表现出来，相应的名义屈服强度、极限强度、伸长率都明显下
【作者简介】刘国栋(1983一)，男，本科，助理工程师。联系地
址：河北省唐山市丰润区幸福道16号技术管理部(064000)
【收稿日期】2009—12—28
· 28·
降，屈服台阶逐渐变短直至消失，钢筋逐渐呈脆性破坏形式。
相关试验结果表明，当钢筋截面锈蚀率大于10％时，其延伸
率的递减速度明显增大，变形性能明显降低。
1．2 混凝土截面性能损伤
混凝土中的钢筋锈蚀以后，其锈蚀物体积是相应钢筋体
积的2—4倍，因而会向四周膨胀，从而在交界面上产生锈胀
力。钢筋锈胀应力会使得受压区混凝土处于双轴异号受力状
态，混凝土沿锈蚀钢筋纵向胀裂，此时混凝土已完全进入塑性
状态，混凝土出现受压“软化”现象。而钢筋混凝土构件一旦
锈胀纵裂以后，与外界的接触面积增大，钢筋锈蚀速度便大
大加快，体积将更加膨胀，严重时可导致保护层大面积剥落。
1．3 锈蚀钢筋与混凝土的粘接性能降低
钢筋锈蚀后，由于锈蚀产物改变了钢筋与混凝土之间的
接触面，铁锈体积膨胀使得混凝土抗裂强度降低，从而使锈
蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能不断劣化，导致钢筋与混凝
土不能充分协同工作，致使结构承载力下降。
早期的研究认为钢筋锈蚀增加了表面粗糙，因而对钢筋
与混凝土的粘结性能是有利的，但随后的研究表明，在钢筋
锈蚀的初始阶段，截面锈蚀率小于1％时，钢筋与混凝土之
间的粘结强度有所提高：而随着锈蚀率的增加，粘结强度将
有大幅度的下降。研究认为钢筋直径、锈蚀程度、混凝土保护
层厚度等是影响锈蚀后钢筋与混凝土粘结强度的主要因素。