宋　萌　劉　彬　李　博

摘要：近年來(lái)，鋼筋混凝土材料已成為受力結(jié)構(gòu)的主要材料，在工程中已被廣泛應(yīng)用。鋼筋腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響不容忽視，同時(shí)被腐蝕的鋼筋也是影響混凝土耐久性的主要因素之一。而在施工中，一些現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員對(duì)鋼筋腐蝕的認(rèn)識(shí)并不深刻，因此文章就鋼筋混凝土構(gòu)件的工作性能、鋼筋腐蝕的原因、危害及預(yù)防措施等幾方面進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：鋼筋腐蝕；結(jié)構(gòu)受力；鋼筋混凝土

中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）09-0160-02

一、鋼筋混凝土構(gòu)件的工作性能

鋼筋和混凝土是兩種性質(zhì)不同的材料，由于混凝土硬化后與鋼筋之間產(chǎn)生了良好的黏結(jié)力，使二者能牢固的結(jié)合在一起，從而保證在外荷載作用下，鋼筋與其周圍的混凝土能夠共同變形；另外，鋼筋與混凝土的溫度線膨脹系數(shù)的數(shù)值頗為接近（鋼筋為1.2×10-5、混凝土為10×10-5～1.5×10-5），當(dāng)溫度變化時(shí)，不致產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而破壞兩者之間的黏結(jié)。因此，在正常境況下，鋼筋受到周圍混凝土的保護(hù)，一般不會(huì)被腐蝕。但是由于保護(hù)層脫落或其他原因，在一定條件下也會(huì)發(fā)生鋼筋腐蝕的現(xiàn)象。

二、鋼筋腐蝕的危害

鋼筋腐蝕通常表現(xiàn)在混凝土表面沿受力鋼筋方向出現(xiàn)裂縫，并帶有銹斑。這種裂縫表明，膨脹的鐵銹足以使混凝土開(kāi)裂。

鋼筋腐蝕不僅能削弱其截面面積，使構(gòu)件承載力下降，還會(huì)降低鋼筋與混凝土的粘結(jié)力，影響兩者共同工作的性能。同時(shí)由于鋼筋腐蝕后體積膨脹，造成混凝土保護(hù)層裂開(kāi)，甚至脫落，從而降低了結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性能。

三、造成鋼筋腐蝕的重要原因

所謂鋼筋腐蝕，就是鋼筋表面或內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，不能按照設(shè)計(jì)要求承受外界荷載，從而影響結(jié)構(gòu)正常的使用功能。這種腐蝕只有在一定條件下才能發(fā)生，具體原因如下：

1．混凝土不密實(shí)或有裂縫存在是造成鋼筋腐蝕的主要原因，這也是鋼筋與腐蝕物質(zhì)接觸的客觀條件。當(dāng)水泥用量偏小、水灰比不當(dāng)、振搗不良或在澆筑中產(chǎn)生漏筋、蜂窩、麻面等情況，都會(huì)加速鋼筋的腐蝕。但是一些施工人員往往認(rèn)為這些缺陷不會(huì)對(duì)構(gòu)件造成太大影響，沒(méi)有引起足夠的重視。

2．混凝土內(nèi)摻氯鹽是一個(gè)易被忽視的造成鋼筋腐蝕的原因。由于施工的需要，為提高混凝土早期強(qiáng)度和防凍能力，會(huì)在混凝土內(nèi)摻加一定量的氯鹽，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀。如果氯鹽摻量過(guò)大，會(huì)加速鋼筋的腐蝕，具體表現(xiàn)在：（1）混凝土中存在的氯離子會(huì)破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋表面局部酸化，加速鋼筋腐蝕；（2）水泥和氯化鈣結(jié)合生成的新物質(zhì)，會(huì)在混凝土構(gòu)件中微脹而形成細(xì)微裂縫，使鋼筋遭受腐蝕；（3）氯鹽本身具有較大的吸水性，會(huì)增加混凝土的干縮量，加促鋼筋腐蝕。

3．混凝土碳化造成鋼筋腐蝕。正常情況下，空氣中的二氧化碳?xì)怏w在混凝土表面逐漸被氫氧化鈣吸收，形成碳酸鈣，這種現(xiàn)象稱為混凝土碳化。碳化的速度除與二氧化碳的濃度有關(guān)外，還取決于相對(duì)濕度、混凝土的密實(shí)度等。一般狀態(tài)下，由于水泥的水化作用，混凝土內(nèi)的PH值為12～13，在此環(huán)境下，鋼筋周圍形成一種保護(hù)膜，即鈍化膜，可保護(hù)鋼筋不被腐蝕；當(dāng)PH值小于9時(shí)，該鈍化膜即被破壞。只有在混凝土內(nèi)堿度降低，也就是說(shuō)碳化深度達(dá)到或超過(guò)鋼筋保護(hù)層時(shí)，鋼筋表面的鈍化膜被破壞，鋼筋才開(kāi)始被外界物質(zhì)腐蝕。

4．高強(qiáng)鋼筋中的應(yīng)力腐蝕是隨著預(yù)應(yīng)力混凝土的采用而出現(xiàn)的一種特殊的腐蝕形式，即沿著垂直于鋼筋長(zhǎng)度方向而出現(xiàn)微裂縫并不斷發(fā)展直至破壞。此種腐蝕一般在鋼筋混凝土表面有輕微損害或無(wú)損傷（肉眼不可見(jiàn)）時(shí)就發(fā)生破壞，這種腐蝕尤為危險(xiǎn)。

5．外界環(huán)境，如空氣中二氧化碳、侵蝕性氣體及相對(duì)濕度等是造成鋼筋腐蝕的客觀原因。經(jīng)調(diào)查分析顯示，當(dāng)空氣相對(duì)濕度低于60%時(shí)，在鋼筋表面難以形成水膜，鋼筋幾乎不生銹；當(dāng)空氣濕度在80%左右會(huì)有利于碳化作

用，混凝土中的鋼筋銹蝕發(fā)展很快。

四、鋼筋腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響

受腐蝕的鋼筋在與混凝土的協(xié)同工作中對(duì)于結(jié)構(gòu)的受力有著重要的影響，具體表現(xiàn)為：

1．削弱鋼筋受力的截面積，尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度鋼絲，表面積大，截面小，應(yīng)力高，一旦發(fā)生腐蝕，危險(xiǎn)性更大，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件斷裂。

2．鋼筋腐蝕后體積膨脹，生成鐵銹的體積會(huì)比被已腐蝕的鋼筋體積大3～4倍，從而對(duì)包圍在鋼筋周圍的混凝土產(chǎn)生徑向膨脹力。當(dāng)徑向膨脹力達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)引起混凝土的開(kāi)裂，使混凝土保護(hù)層沿鋼筋縱向開(kāi)裂，甚至脫落，從而降低了結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性能。

3．鋼筋腐蝕降低了鋼筋與混凝土的粘結(jié)力，即降低了混凝土對(duì)鋼筋的約束作用，影響二者共同工作的性能。銹蝕使變形鋼筋與混凝土之間失去了咬合作用。

五、對(duì)鋼筋腐蝕的預(yù)防措施

由以上分析可知，混凝土中鋼筋腐蝕不能完全避免，但是作為工程技術(shù)人員，必須從根本上認(rèn)識(shí)鋼筋腐蝕對(duì)于結(jié)構(gòu)影響的重要性，最大限度的減小鋼筋腐蝕的可能，防患于未然。

1．提高混凝土自身的防護(hù)能力。主要是靠提高混凝土的密實(shí)性，降低有害離子入侵和減緩堿度損失。當(dāng)水泥用量偏小、水灰比不當(dāng)和振搗不良時(shí)，或在混凝土澆筑中產(chǎn)生漏筋、蜂窩、麻面等情況，都會(huì)加速鋼筋的腐蝕。因此，在施工中要嚴(yán)格要求施工隊(duì)伍按照規(guī)范施工，保證混凝土的密實(shí)度，嚴(yán)格把握好材質(zhì)、水灰比、水泥用量、振搗和養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵性工序，把混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面的可能性降到最低，為鋼筋能夠更好的發(fā)揮效力提供良好的環(huán)境，預(yù)防鋼筋的腐蝕。

在天津某站房及高架候車廳的拆除工程中，根據(jù)拆除鋼筋的特點(diǎn)得出結(jié)論：在混凝土密實(shí)性及粘結(jié)較好的構(gòu)件中，拆除出來(lái)的鋼筋表面情況良好；對(duì)于個(gè)別表面腐蝕相對(duì)嚴(yán)重的鋼筋，追蹤其存在的混凝土構(gòu)件，混凝土質(zhì)量相對(duì)于其他混凝土構(gòu)件存在著一定缺陷。

2．保證混凝土保護(hù)層的厚度。在內(nèi)外條件均無(wú)有害氣體侵蝕下，混凝土保護(hù)層保護(hù)鋼筋、防止銹蝕的作用尤為重要。保證達(dá)到混凝土保護(hù)層的厚度，就相應(yīng)延緩了混凝土碳化深度達(dá)到鋼筋表面的時(shí)間，使鋼筋不能過(guò)早銹蝕，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。新規(guī)范規(guī)定的混凝土保護(hù)層厚度值是最小厚度值，是滿足結(jié)構(gòu)的耐久性和對(duì)受力鋼筋有效錨固的要求。新規(guī)范與1992年版《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》相比，對(duì)保護(hù)層厚度值作了加厚規(guī)定：如一類環(huán)境，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)≤C20的混凝土板和墻、梁和柱，都加厚了5mm。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，混凝土保護(hù)層厚度對(duì)混凝土施工質(zhì)量有很大的影響。

使用標(biāo)準(zhǔn)的砂漿墊塊。施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求保證保護(hù)層厚度，按照?qǐng)D紙要求確定各種構(gòu)件墊塊厚度，制作標(biāo)準(zhǔn)的墊塊制作模，提前制作或購(gòu)置砂漿墊塊。而施工現(xiàn)場(chǎng)中一些工人常認(rèn)為保護(hù)層不重要，用石子或其他東西代替砂漿墊塊。在某信號(hào)樓工程施工時(shí)，施工單位想利用廢舊預(yù)制水磨石塊作為墊塊。由于個(gè)別墊塊強(qiáng)度不足，產(chǎn)生壓碎現(xiàn)象。檢查人員在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了該問(wèn)題，要求施工單位必須使用標(biāo)準(zhǔn)的砂漿墊塊，以確保混凝土保護(hù)層厚度。

減小鋼筋位移。對(duì)于混凝土澆筑時(shí)易對(duì)墻、柱鋼筋造成位移的問(wèn)題，在墻體預(yù)留豎向梯子筋（豎向梯子筋需比豎向筋大一規(guī)格，以代替豎向筋），間距為1200mm，如圖1所示。嚴(yán)禁在綁扎好的鋼筋上行走或運(yùn)送材料，以保證鋼筋不發(fā)生移位。鋼筋安裝工程屬于隱蔽工程，在施工中要作為混凝土結(jié)構(gòu)施工中質(zhì)量監(jiān)督和控制的重點(diǎn)。

為防止現(xiàn)澆板板面鋼筋在混凝土澆筑中被踩彎，可利用廢舊鋼筋制作水平馬凳，間距為1000㎜，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋馬凳，以控制板面負(fù)筋的保護(hù)層，見(jiàn)圖2，圖中h=板厚-保護(hù)層×2-三層鋼筋直徑。

3．減少混凝土漿對(duì)鋼筋的污染。在澆筑混凝土?xí)r，剪力墻及柱的上部鋼筋在輸送泵的沖擊力和振搗棒的振搗下，混凝土漿會(huì)污染鋼筋。對(duì)于強(qiáng)度及性能要求較高的剪力墻、柱，可利用工地上的廢舊PVC管（直徑比鋼筋略粗）直接套在墻、柱豎向鋼筋上，長(zhǎng)度以800mm～1000mm為宜。PVC管可直接放在墻、柱水平定位鋼筋上，兩端用膠帶紙纏在鋼筋上。這樣在混凝土澆筑時(shí)PVC管就不會(huì)移動(dòng)，混凝土漿也不會(huì)污染鋼筋。待混凝土澆筑完畢，抽出PVC管，擦掉表面的混凝土漿后存放，PVC管重復(fù)利用。

4．正確使用氯鹽及亞硝酸緩沖劑。氯鹽是使用比較廣的防凍外加劑，在冬季施工中，澆筑混凝土要按規(guī)范控制好氯鹽的用量。但氯鹽的最大缺點(diǎn)是造成鋼筋銹蝕。因此，對(duì)于禁止使用氯鹽的結(jié)構(gòu)，絕不使用；可以使用氯鹽的結(jié)構(gòu)，在使用過(guò)程中可以在混凝土中加入適當(dāng)量的亞硝酸鈉，可消除或延緩鋼筋的腐蝕。

在使用亞硝酸鈉鈉過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：（1）氯鹽的使用范圍。根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB50119-2003）》不得用于預(yù)應(yīng)力混凝土工程，以及與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的混凝土工程；嚴(yán)禁用于飲水工程及與食品接觸的工程；（2）氯鹽與亞硝酸鈉的比例要適當(dāng)。對(duì)于氯鹽與亞硝酸鈉的使用，由于一些施工人員缺乏考慮或疏于了解，容易造成錯(cuò)加錯(cuò)用的問(wèn)題。根據(jù)規(guī)范要求，當(dāng)氯鹽摻量為水泥重量的0.5%～1.5%時(shí)，亞硝酸鈉與氯鹽之比應(yīng)大于1.0；而當(dāng)氯鹽摻量為水泥重量的1.5%～3.0%時(shí)，亞硝酸鈉與氯鹽之比應(yīng)大于1.3。

5．外涂隔離劑。這種方法能夠提高混凝土防水性及耐久性，隔離腐蝕環(huán)境，可延緩碳化速度，起到保護(hù)混凝土的作用。施工時(shí)，首先應(yīng)清除混凝土表面附著物，用水沖洗后令其充分干燥，在構(gòu)件外表涂抹砂漿或絕緣層，如瀝青漆、環(huán)氧樹(shù)脂涂料等材料用于防腐。一般采用下列方法：（1）涂刷瀝青漆。其配方為：30號(hào)瀝青：10號(hào)瀝青：汽油=1:1:2。要涂刷均勻，妥善存放，保證使用時(shí)漆膜完好。（2）涂刷水泥防腐涂料，其配方為：水泥:水:亞硝酸鈉：甲基硅醇鈉=100:30:6:2。配制時(shí)先用2/3的水溶解亞硝酸鈉，與水泥拌和后在加入甲基硅醇鈉，攪拌3～5分鐘，再將剩余的水視稠度情況酌量加入攪拌，至均勻?yàn)橹?，涂層厚度?.5㎜左右為宜，干燥后即可使用。

6．對(duì)于高強(qiáng)度鋼絲的應(yīng)力腐蝕和脆性斷裂，應(yīng)從根本上認(rèn)識(shí)其危害的嚴(yán)重性。因此在制作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，不要盲目拉伸，一味要求增加強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋，而忽視了由此帶來(lái)的負(fù)面影響，造成嚴(yán)重的后果。

7．對(duì)于環(huán)境條件這一客觀因素，如有侵蝕性氣體或處于沿海環(huán)境的建筑承重結(jié)構(gòu)，要事先分析，在設(shè)計(jì)過(guò)程中增加一些保護(hù)措施，適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層的厚度，或加入一些外加劑，阻止有害離子對(duì)鋼筋的腐蝕或減緩其腐蝕速度，降低鋼筋腐蝕的可能性。

六、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的大量研究發(fā)現(xiàn)，不少在役的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已受到不同程度的腐蝕損傷，尤其在潮濕多雨的地方，情況更為嚴(yán)重。混凝土工程是一個(gè)復(fù)雜的體系，鋼筋的腐蝕對(duì)于結(jié)構(gòu)的受力有著不可忽視的影響。實(shí)踐證明，對(duì)腐蝕環(huán)境認(rèn)識(shí)不足或沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，是導(dǎo)致鋼筋腐蝕過(guò)早出現(xiàn)的重要原因。作為工程技術(shù)人員，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性，防患于未然，確保工程質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：宋萌（1988－），女，北京人，就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)，研究方向：工業(yè)與民用建筑；劉彬（1986－），男，四川自貢人，就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)，研究方向：礦山建設(shè)與地下工程；李博（1987－），男，吉林長(zhǎng)春人，就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)，研究方向：礦山建設(shè)與地下工程。