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(duì)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(wèn)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(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失?；诖耍绹?guó)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(zhǎng)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(guó)正處于基本建設(shè)時(shí)期，國(guó)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(wèn)題。本講座結(jié)合大量國(guó)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(duì)混凝土的破壞作用、鋼筋銹蝕的電化學(xué)過(guò)程及混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)、氯鹽對(duì)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(cè)與判定技術(shù)等，供業(yè)內(nèi)人士參考。——編者STEELCROSIONPROTECTIVETECHNOLOGYINCONCRETE(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(guó)家的腐蝕損失，平均可占國(guó)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(guó)尚無(wú)確切統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。美國(guó)1984年報(bào)道，僅就橋梁而言，57.5萬(wàn)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(shuō)，到本世紀(jì)末，美國(guó)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(guó)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(guó)、澳大利亞、海灣國(guó)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?shù)摻铋_(kāi)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?shù)摻铋_(kāi)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?shù)摻铋_(kāi)裂。換言之，鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開(kāi)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?shù)摻铋_(kāi)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?；炷烈坏┌l(fā)生順?shù)摻铋_(kāi)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(jiàn)混凝土順?shù)摻铋_(kāi)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(duì)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(jiàn)混凝土發(fā)生順?shù)摻铋_(kāi)裂時(shí)，結(jié)構(gòu)物物理力學(xué)性能、承載能力等，可能還沒(méi)有發(fā)生明顯變化(這是人們不重視初始順?shù)摻铋_(kāi)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(duì)“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(shuō)明的是，從鋼筋銹蝕、混凝土順?shù)摻铋_(kāi)裂到構(gòu)件破壞，是一個(gè)復(fù)雜的演變過(guò)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(wú)大妨害”就是依此為證)。對(duì)于鋼筋斷面損失