鋼筋銹蝕的研究

1、混凝土中鋼筋腐蝕與防護(hù)技術(shù)(1)——鋼筋腐蝕危害與對混凝土的破壞作用混凝土中鋼筋銹蝕已成為世界關(guān)注的大問題，被認(rèn)為是當(dāng)今影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的首要原因。鋼筋銹蝕已經(jīng)或正在給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，美國總結(jié)正反兩個(gè)方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出了“立足前期措施，著眼長遠(yuǎn)效益”，并強(qiáng)行實(shí)施基建工程管理中的“全壽命經(jīng)濟(jì)分析法”(LCCA)。目前，我國正處于基本建設(shè)時(shí)期，國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)應(yīng)認(rèn)真吸取，這已不是單純技術(shù)問題。本講座結(jié)合大量國內(nèi)外新近

2、資料與工程實(shí)例，以知識(shí)性和使用性為主分5講系統(tǒng)介紹了鋼筋腐蝕危害及對混凝土的破壞作用、鋼筋銹蝕的電化學(xué)過程及混凝土對鋼筋的保護(hù)、氯鹽對鋼筋的腐蝕、中性化的影響、鋼筋防腐蝕技術(shù)、鋼筋銹蝕的檢測與判定技術(shù)等，供業(yè)內(nèi)人士參考?！幷逽TEELCROSIONPROTECTIVETECHNOLOGYINCONCRETE(1)——DAMAGEOFSTEELCROSIONFAILUREEFFECTONCONCRETEHongNaifeng(Cent

3、ralResearchInstituteofBuilding&ConstructionMMIBeijing100088)1鋼筋銹蝕危害與經(jīng)濟(jì)損失世界一些國家的腐蝕損失，平均可占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%～4%；其中，被認(rèn)為與鋼筋腐蝕有關(guān)者可占40%(至今我國尚無確切統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。美國1984年報(bào)道，僅就橋梁而言，57.5萬座鋼筋混凝土橋，一半以上出現(xiàn)鋼筋腐蝕破壞，40%承載力不足和必須修復(fù)與加固處理，當(dāng)年的修復(fù)費(fèi)為54億美元；1998年報(bào)道鋼筋

4、混凝土腐蝕破壞的修復(fù)費(fèi)，一年要2500億美元，其中橋梁修復(fù)費(fèi)為1550億美元(是這些橋初建費(fèi)用的4倍)；還有報(bào)道說，到本世紀(jì)末，美國要花4000億美元用于修復(fù)和重建鋼筋腐蝕破壞的工程。如此巨大的經(jīng)濟(jì)投入，引起美國朝野人士的震驚與高度重視，并制定法律法規(guī)，限制腐蝕破壞的發(fā)生和挽回部分經(jīng)濟(jì)損失。加拿大早期大量使用“防冰鹽”，使鋼筋混凝土橋梁等破壞嚴(yán)重。歐洲、英國、澳大利亞、海灣國家等，可膨脹2～7倍。鋼筋銹蝕破壞的主要破壞特征可歸納為：(1

5、)混凝土順鋼筋開裂混凝土具有較好的抗壓性能，但其抗折、抗裂性差，尤其鋼筋表面混凝土缺乏足夠的厚度時(shí)，鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹，足以使鋼筋表面發(fā)生混凝土順鋼筋開裂。大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，鋼筋表面銹層厚度很薄時(shí)(如20～40μm)，便可導(dǎo)致混凝土順鋼筋開裂。換言之，鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開裂是容易發(fā)生的。設(shè)計(jì)、施工、使用、管理及維護(hù)人員，認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)十分重要。欲使混凝土不發(fā)生順鋼筋開裂，提高結(jié)構(gòu)物的耐久性，其著眼點(diǎn)就是要最大限度地阻止鋼筋

6、生銹，而不應(yīng)立足于銹蝕發(fā)生后再采取補(bǔ)救措施。混凝土一旦發(fā)生順鋼筋開裂，腐蝕介質(zhì)更容易到達(dá)鋼筋表面，鋼筋銹蝕的速度將會(huì)大大加快。研究和工程實(shí)踐表明，這時(shí)鋼筋銹蝕的速度，有可能快于裸露于大氣中的鋼筋。這是由于裂縫處更易促成電化學(xué)腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。由此引出兩個(gè)重要觀念：一是要阻止鋼筋生銹，二是鋼筋銹蝕一旦發(fā)生或初見混凝土順鋼筋開裂時(shí)，就立即采取防護(hù)措施。這是被提高了的新認(rèn)識(shí)，對于防鋼筋銹蝕破壞、提高結(jié)構(gòu)物的耐久性具有重要指導(dǎo)意義，更具有巨大經(jīng)

7、濟(jì)價(jià)值。(2)“握裹力”下降與喪失初見混凝土發(fā)生順鋼筋開裂時(shí)，結(jié)構(gòu)物物理力學(xué)性能、承載能力等，可能還沒有發(fā)生明顯變化(這是人們不重視初始順鋼筋開裂的重要原因之一)。然而，隨著裂縫的不斷加寬，混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力(握裹力)也隨之下降(下降速度取決于鋼筋銹蝕速度)，滑移增大，構(gòu)件變形。當(dāng)“握裹力”喪失到一定限度時(shí)，局部或整體失效便會(huì)發(fā)生。這時(shí)的鋼筋銹蝕程度也并不一定十分嚴(yán)重。那些對“握裹力”敏感的構(gòu)件，更具重要性。(3)鋼筋斷面損失混凝

8、土中鋼筋銹蝕，一般分為局部腐蝕(如坑蝕)和全面腐蝕(均勻腐蝕)，常常是局部腐蝕為主而造成鋼筋斷面損失，其損失率達(dá)到極限時(shí)，構(gòu)件便會(huì)發(fā)生破壞。應(yīng)該說明的是，從鋼筋銹蝕、混凝土順鋼筋開裂到構(gòu)件破壞，是一個(gè)復(fù)雜的演變過程，不僅取決于鋼筋銹蝕的發(fā)展速度，也取決于構(gòu)件的承載能力及鋼筋的受力狀態(tài)等。故有時(shí)鋼筋銹蝕并不十分嚴(yán)重，構(gòu)件就破壞了，而有時(shí)鋼筋出現(xiàn)明顯的斷面損失，構(gòu)件卻還在支撐著(有些人認(rèn)為“鋼筋銹蝕無大妨害”就是依此為證)。對于鋼筋斷面損失