钢筋锈蚀后导致混凝土结构性能 的劣化 和破坏 ，主要表 现 在三方面 ：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的协同工作，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 钢筋与混凝土粘结力迅速 下降甚至完全丧失 。 1 钢 筋锈蚀 机理 混凝土 中的钢筋表面有一层致密 的钝化膜 ，在 正常情况 下 钢筋不会发生锈蚀，但是，钝化膜破坏 以后，在有足够的水和氧 化剂的条件下钢筋就会发生电化学锈蚀。这一锈蚀过程包括4 个 基本 过程。 (1)阳极 反应 过程 ：钢筋表面处于活化状态 ，阳极 区铁原子 进行 释放 电子的氧化 反应 。Fe Fe +2e一 (2)电子输送过程 ：阳极 区释放 的电子通过 钢筋 向阴极 区 传送。(3)阴极反应过程 ：钢 筋表 面附近 的电解质溶 液 中有足够 数量的氧化剂(通常为氧气)，氧气与阳极区传来的电子发生还 原反应 ： 02+2H20 +4e一_÷4OH 一 (4)锈 蚀产 物生成过 程 ：阴极 区生成 的 OH’通过混 凝土孔 隙和钢筋与混凝土界面的空隙中的电解质扩散到阳极区，与阳 极附近 的 Fe“反应生成 Fe(OH)：，Fe(OH) 被进 一 步氧化 成 Fe(OH) ，Fe(OH)，脱水后 变成疏 松 、多 孔 的红锈 Fe0 ；在 氧 气较少的条件下由于 Fe(OH)。氧化不完全，Fe(OH)：部分就 形成黑锈 Fe，04，这就是为什么我们看到的铁锈有红色也有黑 色。 Fe +20H _+Fe(OH)2)； 4Fe(OH)2+02+2H20 Fe(OH)3 2Fe(OH)3_+Fe203+3H20； 6Fe(OH)2+02—也Fe3o4+6H20 2 钢筋锈蚀因素 影响钢筋锈蚀的因素一直是研究的热点，pH值、氯离子浓 度 、温度 、杂散 电流、孔隙水饱和度和混凝 土碳化 等因素都会 对 钢筋锈蚀 的速度产 生影 响。 (1)PH值。对于在混凝土中的钢筋，pH值大于 11．5时， 钢筋处于完全钝 化状态 ，锈 蚀不会 发生 ；pH值 小于 9～10时 ， 钢筋完全脱钝，锈蚀速度不再受pH值影响；当pH值由 11．5逐 渐降至 9时，钢筋钝化膜逐渐被破坏 ，锈蚀速度逐渐增大。 (2)氯离子浓度 。当钢筋周围混凝土 中氯离子浓度达 到临 界浓度 值时 ，氯离子 吸附在局部钝化膜处 ，使得该处 的 pH值降 低 ，从而使钢筋脱钝 。 目前 ，关 于氯离 子使钢 筋脱 钝 的理论认 识还不完全 一致 ，但 ，多数人认 为对 于 C1一引起 的钢筋锈蚀 ，开 始锈蚀 的时 间主要是 由混凝土 中的氯离子 的“临界浓度 ”决定 。 氯离子在钢筋锈蚀过程中主要有三方面作用 ：①破坏钝化膜； ②氯离子的阳极去极化作用；③氯离子导电作用。在海洋环境 下混凝土 中的钢筋主要就是受到氯离子 的侵蚀 。 (3)温度。在 40℃以下时 ，随着 温度 的增 加钢 筋 的锈蚀 率 增加 ，但在 40℃ 以上时 ，反而会延 缓钢筋的锈蚀 。 (4)其他 因素。环境 的湿度 、CO：浓度 、水 灰 比 、水 泥 品种 和用量 、掺合料种类和 掺量 、养护 龄期 等混凝 土 的碳化 因素对 在钢筋混凝土 中钢筋锈蚀影 响非 常大 。 3 钢筋 锈蚀 研究现 状 现有 的钢筋锈蚀模型可分为理论模型 和经验模 型两类。 Bazant根据钢筋锈蚀过程 中物质 质量守 恒 、Fick第一 扩散 定律 、Maxell静 电方程及化学反应速率 方程建 立 了钢筋锈蚀 理 论模型，该模型考虑因素较全面，但 ，其中扩散系数的参数难 以 确定 ，方程组求解有一定难度 ，模型将最后 的锈蚀产物定为 Fe (OH)，结果较保守。肖从真以混凝土中氧气扩散，法拉第定 律为基础建立了钢筋锈蚀理论模型，并通过试验修正，但是，该 模型中氧气在混凝土中的扩散系数计算过程复杂，且需要现场 实测数据，实际应用较复杂。牛荻涛以法拉第定律为基础建立 了胀裂前钢筋锈蚀量的预测模型，假设胀裂后氧气沿钢筋周边 扩散建立了胀裂后钢筋锈蚀量的预测模型。该模型对式中的 多数参数都提供了具体计算方法，但建立模型时的假设条件还 有待验证，部分影响钢筋锈蚀因素没有考虑 ，在实际应用中还

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