雷 皓 高 剛

（中鐵建電氣化局集團(tuán)西安電氣化制品有限公司，陜西 西安 710000）

在眾多因素影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，混凝土結(jié)構(gòu)的開裂引起的鋼腐蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的重要原因。

混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，在環(huán)境中有害介質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的腐蝕和膨脹。腐蝕產(chǎn)物的體積是原體積的2~4 倍。的體積膨脹混凝土結(jié)構(gòu)受到周圍的混凝土和鋼筋和混凝土之間的界面產(chǎn)生壓力，也就是說，鋼筋的膨脹力。鋼鐵腐蝕的加劇，鋼鐵腐蝕傳播力的增加將導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的拉伸裂紋。鋼筋的腐蝕裂紋首先出現(xiàn)在鋼筋混凝土的內(nèi)部接口，逐步擴(kuò)大從內(nèi)到外。當(dāng)?shù)匿P脹裂縫滲入到混凝土保護(hù)層，在環(huán)境中有害介質(zhì)直接接觸的混凝土和鋼筋的銹脹裂縫。鋼筋的腐蝕速率大大加快，這進(jìn)一步加劇混凝土腐蝕裂紋的擴(kuò)張，甚至?xí)?dǎo)致混凝土保護(hù)層剝落。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因是復(fù)雜的，可以歸納如下：

1） 荷載引起的裂縫。在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生直接和間接的壓力。當(dāng)直接壓力和間接應(yīng)力大于混凝土的強(qiáng)度，裂紋會(huì)發(fā)生。荷載裂縫的特點(diǎn)，根據(jù)負(fù)載變化。這些裂縫通常出現(xiàn)在拉伸、壓縮、剪切帶或嚴(yán)重的振動(dòng)。拉伸裂紋通常和引起的力的方向垂直，大致相等的間距;壓縮引起的裂紋通常平行的方向和力量，長度較短，密度較大。荷載引起的裂縫通常是由計(jì)算、施工質(zhì)量和超載引起的。

2） 溫度和濕度引起的裂縫變化、混凝土干縮和結(jié)構(gòu)位移（如地基不均勻沉降）。結(jié)構(gòu)變化時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力。當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂縫就會(huì)發(fā)生。的溫度和濕度變化的特點(diǎn)的形成裂紋裂縫，溫度和濕度的變化。混凝土的收縮開裂是由于快速的凝結(jié)硬化過程中混凝土表面的水，收縮主要集中在表面，寬度較薄。結(jié)構(gòu)位移引起的結(jié)構(gòu)裂縫一般較小，但寬度較大。

3） 由斷裂引起的升沉。北部地區(qū)冬季低溫，溫度低于零，水飽和混凝土出現(xiàn)凍結(jié)，體積膨脹，更大的擴(kuò)張壓力在混凝土中，混凝土有很多問題。特別是當(dāng)混凝土開始凝結(jié)時(shí)，霜是最嚴(yán)重的。硬化后混凝土的強(qiáng)度可降低30%～50%。保溫措施也可能導(dǎo)致沿加固方向的縱向凍脹裂縫。

4.材料選用不當(dāng)造成裂紋。水泥的穩(wěn)定性不合格，砂礫石中雜質(zhì)含量超標(biāo)，含有雜質(zhì)的水和添加劑的不當(dāng)使用會(huì)引起不同程度的裂縫。

2 裂紋形狀對鋼筋銹蝕的影響

2.1 鋼筋的橫向裂紋與銹蝕

鋼筋在混凝土中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。由于鋼中碳和其它合金元素分布不均，混凝土的離析度和堿度不同。如果有裂紋，由于裂紋處的氧濃度過低等各種原因，在鋼筋的所有部分，如陰極和陽極，都存在潛在的差異。裂紋的產(chǎn)生會(huì)使二氧化碳、水等腐蝕性介質(zhì)迅速進(jìn)入混凝土，煉鋼鈍化并開始生銹。然而，一旦腐蝕，腐蝕速率主要取決于氧陰極區(qū)域的可用性。也就是說，在混凝土保護(hù)層的氧氣擴(kuò)散速度對陰極的表面強(qiáng)化。熔化速度取決于混凝土的密度和裂縫。只裂紋的影響使裂紋鈍化鋼筋部分。腐蝕過程開始，它腐蝕速率不受到影響。同時(shí)，由于混凝土碳化產(chǎn)生的灰塵、碳酸鈣沉積物的堵塞，裂縫常常會(huì)導(dǎo)致自愈現(xiàn)象。

2.2 鋼筋縱向裂紋與鋼筋銹蝕

在正常情況下，混凝土構(gòu)件通常不具有縱向裂縫。然而，在異常情況下，特別是當(dāng)壓縮構(gòu)件接近極限時(shí)，也存在一些縱向裂紋?？v向裂紋是由鋼的腐蝕擴(kuò)展引起的。在使用很長一段時(shí)間和混凝土保護(hù)層的厚度，有害介質(zhì)，如碳化不足的條件下，氯，水和氧氣滲透和傳播逐漸減少的堿性環(huán)境，引起鋼筋腐蝕，腐蝕引起的體積膨脹會(huì)導(dǎo)致鋼鐵腐蝕。外包混凝土的抗拉裂縫?？v向裂縫的出現(xiàn)加速了鋼筋腐蝕過程。鋼筋銹蝕降低了承重面積，削弱了鋼筋混凝土與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，造成了其他形式的開裂，進(jìn)一步加劇了鋼筋銹蝕直至結(jié)構(gòu)破壞。因此，縱裂紋對結(jié)構(gòu)有很大的危害。當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度足夠大時(shí)，實(shí)際上可以避免縱向裂縫。

3 防止鋼筋銹蝕提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的技術(shù)措施

3.1 提高混凝土材料的耐久性

高性能混凝土技術(shù)的應(yīng)用，提高混凝土材料的抗衰老性能是一個(gè)重要的措施，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。主要技術(shù)路線是:低水泥用量、水灰比低，混合高效減水劑和活性礦物摻合料(如硅粉、礦渣粉、粉煤灰、沸石粉、等等)。提出改善混凝土細(xì)粒級(jí)配，改善水泥漿和界面的密實(shí)度，降低水泥水化熱引起的混凝土溫度升高，改善水泥基材料的組成，抑制反應(yīng)，增加減水劑。在實(shí)際工程中，高效減水劑的應(yīng)用比較普遍，活性礦物摻合料的應(yīng)用更少。也許人們誤解，使用水泥越多越好。使用粉煤灰和礦渣粉可以節(jié)約水泥。事實(shí)上，為了滿足混凝土的基本性能的要求，水泥應(yīng)盡量少用;滲透的礦物摻合料可以改善混凝土的性能，一定數(shù)量的活性礦物摻合料是高性能混凝土的一個(gè)組成部分。

3.2 提高混凝土施工質(zhì)量

混凝土構(gòu)件的質(zhì)量密切相關(guān)與混凝土施工質(zhì)量。高質(zhì)量的混凝土工程不僅需要科學(xué)的材料和混合設(shè)計(jì)，但也依賴于高質(zhì)量的建設(shè)，包括原材料的質(zhì)量控制、混合、澆注、養(yǎng)護(hù)施工的過程。

4 結(jié)語

總之，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。在設(shè)計(jì)和施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，采取綜合性的預(yù)控，采取相應(yīng)的技術(shù)和組織措施，取得較好的效果。