| 砼结构中钢筋腐蚀的研究现状及处理措施 |
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【摘 要】钢筋砼使用广泛，而砼中的钢筋的腐蚀直接影响到砼的耐久性和工程质量，对此问题进行现状研究、机理分析等，提出相应的处理措施。
【关键词】砼 钢筋 腐蚀问题 处理措施
1 钢筋的腐蚀机理
钢筋的腐蚀过程是一个电化学反应过程。砼空隙的水分通常以饱和的氢氧化钙溶液形式存在，其中还有一些氢氧化钠和氢氧化钾，pH值约为12.5。在这样强性碱的环境中，钢筋表面形成钝化膜，它是水化氧化物(nFe2O2.mH2O)，阻止钢筋进一步腐蚀。因此，施工质量良好、没有裂缝的钢筋砼结构，即使处在海洋环境中，钢筋基本上也不发生腐蚀。但由于各种原因，当钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化态时，钢筋就容易腐蚀。氯离子侵蚀是氯盐污染环境下钢筋砼结构耐久性降低的一个主要原因，氯离子穿透性非常强，可穿过钝化膜直接与Fe反应，形成FeCI2，使钢筋表面形成腐蚀坑。如何提高砼结构抵抗氯离子侵蚀的能力是目前研究的一个热点。本文对不同水灰比以及掺加粉煤灰、硅灰的砼的渗透性进行了实验研究，为配置高抗氯离子侵蚀性能砼提供了实验依据。呈活化态的钢筋表面所进行的腐蚀反应的电化学机理是，当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳极反应和溶解态氧还原的阴极反应，相互以等速度进行。其反应式如下：阳极反应：Fe－2e→Fe2+；阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-；腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组合，在钢筋表面析出氢氧化亚铁，该化合物被溶解氧化后生成Fe(OH)2，并进一步生成nFe2O2·mH2O(红锈)，一部分氧化不完全的变成Fe2O4(红锈)，在钢筋表面形成锈层。红锈体积可增大到原来的四倍，黑锈体积可增大到二倍。铁锈体积膨胀，对周围砼产生压力，将使砼沿钢筋方向开裂，进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的剥落又进一步导致腐蚀。
2 受腐蚀钢筋砼结构性能研究的现状
（1）研究方法。目前，对受腐蚀钢筋砼结构的研究方法主要是试验研究和有限元分析。试验研究中，腐蚀试件的模拟是通过试验室试验，包括快速腐蚀试验(电化学腐蚀、加氯盐腐蚀等)和盐雾试验。电化学快速腐蚀试验通常是将试件浸入一定浓度的NaCI溶液中，用外部电源通以恒电源，砼的钢筋做阳极，不锈钢做阴极，通过控制电流密度的大小和通电时间来控制钢筋的腐蚀量。在砼中掺和氯盐的快速腐蚀试验一般是在浇注砼试件时，在砼拌合物中加入一定比例的氯盐(如CaCI2)，然后在自然条件下放置，或是施加一定大小的电流进行加速腐蚀。盐雾室中的腐蚀试验是用来模拟氯化物的砼试件中的渗透，一般将试件放置在一个密闭的盐雾中，盐雾室上部的四个角部各有一个喷雾口，盐雾室中还可以进行干湿交替、温度变化等。长期自然暴露试验是将钢筋砼试件放置在各种自然侵蚀环境，中，试验的周期较长，但能够较真实的反映实际情况。替换构件法是对长期处于腐蚀环境下的、实际工程中的钢筋砼构件从工作现场拆下来，进行各种力学性能实验。自然腐蚀的复杂条件需要在试验室用简单但具有代表性的方法模拟，如何在试验室更好地模拟真实的腐蚀环境对构件的作用，在较短的时间内达到结构在一定时期后的腐蚀状态，对试验结果的可靠性非常重要。 (2)受腐蚀钢筋砼构件的抗弯性能，钢筋腐蚀通常会改变正常配筋砼梁的破坏类型，完好梁一般为弯曲破坏，而受腐蚀梁很多情况下为剪切破坏。受腐蚀梁在钢筋屈服前，受力裂缝不明显，裂缝高度很低，一旦出现高度较为明显的受力裂缝，这时钢筋已经屈服，构件即将破坏。有试验表明，钢筋腐蚀后，当压区腐蚀纵向裂缝宽度大于2mm时，在钢筋刚刚屈服的上部砼会出现被压碎的现象，破坏形态处于超筋和适筋的界限破坏状态。而当受拉钢筋腐蚀量大到一定程度时，构件会由适筋梁变为少筋梁。不管是出现超筋梁的破坏还是少筋梁的破坏，结构的破坏形态都是从有预兆的塑性破坏变为无预兆的脆性破坏。
(3)受腐蚀钢筋砼构件抗剪性能，由于砼构件中箍筋位于纵筋外边，其保护层总是比纵筋小，因此一般箍筋首先腐蚀，其腐蚀程度往往比纵筋严重，特别是在箍筋与纵筋交接处，而箍筋不仅直接影响钢筋砼构件的抗剪性能，而且受腐蚀的箍筋不能有效地约束砼，从而对构件的承载力有间接影响。
(4)受腐蚀钢筋砼结构中钢筋和砼的粘结性能，受腐蚀钢筋砼构件性能劣化的一个主要原因就是粘结性能的退化。有些环境下钢筋的腐蚀不是[1] [2] 下一页 |
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