蘇紅艷

鶴壁職業(yè)技術(shù)學院（458030）

0 前言

鋼筋混凝土具備較高耐久性，在各建筑工程中得以廣泛應用。目前建筑行業(yè)處于初級發(fā)展階段，所以鋼筋混凝土耐久性成為熱議話題。當鋼筋耐久性降低后，會增加經(jīng)濟損失，對國民經(jīng)濟發(fā)展影響非常大。

1 混凝土鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)耐久性的影響

鋼筋混凝土在耐久性結(jié)構(gòu)中的腐蝕會產(chǎn)生較多不良影響。部分學者分析研究顯示，鋼筋混凝土腐蝕對于混凝土構(gòu)造耐久性、可靠性影響非常大，涉及到外部要素和內(nèi)部要素。內(nèi)部要素主要為鋼鐵要求和施工要求，外部要素主要為環(huán)境要求。鋼筋應力狀態(tài)會極大腐蝕、影響結(jié)構(gòu)，并且以應力腐蝕為主，危險性比較高，因此鋼筋混凝土腐蝕對于結(jié)構(gòu)耐久性的影響較大。通常情況下，鋼筋應力腐蝕涉及到電化學腐蝕、裂隙發(fā)育等。電化學腐蝕極易引發(fā)鋼筋斷裂事故。鋼筋對建筑結(jié)構(gòu)的耐久性影響較大，當混凝土含堿量較低時，極易產(chǎn)生碳化反應，使建筑結(jié)構(gòu)耐久性下降[1]?；炷两Y(jié)構(gòu)裂紋和鋼筋腐蝕具備相互關(guān)系。因此，鋼筋腐蝕和構(gòu)造耐久性密切相關(guān)，出現(xiàn)鋼筋腐蝕將會降低建筑結(jié)構(gòu)耐久性。

2 鋼筋混凝土耐久性的影響因素

混凝土耐久性主要是在實際應用期間，抵抗混凝土各類破壞因素，使其可以長期保持強度與外觀完整性?；炷两Y(jié)構(gòu)正常使用中，因受到外部因素影響，無需專有資金維修和加固外觀與缺陷。因此，鋼筋混凝土耐久性的影響因素具體如下。

2.1 混凝土內(nèi)部缺陷

混凝土內(nèi)部存在缺陷，會影響混凝土密實度。當鋼筋混凝土密實度下降時，將會引發(fā)多種問題，極大地影響鋼筋混凝土耐久性[2]。

1）堿集料反應。該類反應主要是混凝土內(nèi)部蘊含的堿性物質(zhì)，集料活性成分的化學反應，致使混凝土損壞、開裂和膨脹，會極大影響耐久性。

2）滲漏。如果混凝土內(nèi)部的密實度較低時，極易混合空氣與水?；炷羶?nèi)含化學物質(zhì)與毒害物質(zhì)，會導致鋼筋混凝土遭受侵蝕，嚴重影響混凝土的耐久性。

3）凍融循環(huán)破壞。此種破壞是飽水狀態(tài)下，混凝土由于凍融循環(huán)作用，出現(xiàn)的明顯破壞問題。多是由于混凝土處于正負溫度、飽水交替狀態(tài)，滲透到混凝土內(nèi)部的水會在低溫狀態(tài)下膨脹結(jié)冰，從而破壞鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

4）化學侵蝕。硫酸鹽、酸、堿、壓力流動水，都包含腐蝕性物質(zhì)，從而侵蝕鋼筋混凝土。含侵蝕性介質(zhì)與水產(chǎn)物的化學反應，缺乏凝膠功能。水溶解的水化產(chǎn)物，含侵蝕性介質(zhì)、鋼筋混凝土等，極易出現(xiàn)化學反應，從而嚴重影響鋼筋混凝土耐久性。

2.2 混凝土外部缺陷

1）鋼筋銹蝕，混凝土碳化。影響鋼筋混凝土耐久性原因，離不開鋼筋銹蝕損傷。當混凝土發(fā)生碳化發(fā)生時，會出現(xiàn)嚴重鋼筋銹蝕問題。當混凝土呈現(xiàn)堿性時，混凝土水泥出現(xiàn)水化反應，致使鋼筋混凝土表面出現(xiàn)鈍化膜，阻擋鋼筋銹蝕問題。在此種環(huán)境中，二氧化碳會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，極易滲透到鋼筋混凝土內(nèi)部、堿性物質(zhì)水泥之間，從而發(fā)生化學反應，即混凝土碳化。

2）機械反復使用。在建造鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，當應用機械開展多次沖刷磨損處理時，將會削弱混凝土結(jié)構(gòu)，長此以往，會降低混凝土抵抗力。當建筑修建時間較長時，周邊會生長青苔或生物，從而破壞混凝土結(jié)構(gòu)，降低耐久性。

3）海水侵蝕、雨水侵蝕、高低溫等氣候環(huán)境因素，也會影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。當鋼筋混凝土密實度不夠時，環(huán)境內(nèi)部存在侵蝕介質(zhì)，極易進入到混凝土結(jié)構(gòu)中，破壞混凝土自身強度，還會降低鋼筋混凝土的耐久性。

3 鋼筋腐蝕過程的物質(zhì)量描述與電化學理論計算

鋼筋腐蝕的物質(zhì)包括氧化鐵、水、氧氣、氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氯離子。與凝結(jié)物表面平面相垂直，利用鋼筋中心作為分析平面、混凝土表面與鋼筋表面邊界。對平面中任意一點，通過物質(zhì)量守恒可知:

鋼表面電極反應導致氧和氫氧化亞鐵變化及孔隙水滲透導致的水變化，均可以忽略不計。通過菲克定律定義可知:

在（2）中，D表示物質(zhì)擴散系數(shù)，w表示孔隙水，O為氧氣，C為氮氣，f為氫氧化亞鐵。利用麥克斯韋方程、歐姆定律可得:

其中，i是一個點的電位與電流密度，即混凝土電阻率?；疚⒎址匠探M成包括（1）～（3）。電場與物質(zhì)邊界要求、促使要求，能夠?qū)γ總€點質(zhì)量變化進行描述。鋼棒陽極區(qū)域，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵。按照反映的力學的反應速度定律、Fick定律、電化學基本理論、電量與物質(zhì)平衡要求，聯(lián)合歐姆定律獲得方程組:

在（4）中，R*表示腐蝕電流閉合回路電阻，SA表示陽極面積，SO表示陰極面積，nF值為1。通過（4）方程組，可以獲得理論腐蝕電流值，屬于混凝土氧氣擴散因素。

4 鋼筋銹蝕的防護措施

4.1 避免氯離子侵蝕

氯離子侵入極易造成鋼筋銹蝕，氯離子會通過滲入、混入方式進入混凝土。電化學法保護法可以避免氯離子入侵混凝土，涉及到陰極保護法和陽極保護法。其中，陰極保護法的經(jīng)濟性及有效性高，因此應用較廣。陽極保護是連接保護金屬構(gòu)件、直流電源正極，電流通過時會產(chǎn)生電化學反應，從而形成鈍化區(qū)，保護金屬構(gòu)件[3]。

4.2 提升混凝土密實度

外界有害物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部孔隙，極易深入到混凝土內(nèi)部，從而到達鋼筋表面，致使鋼筋銹蝕。因此，為了避免外部有害物質(zhì)影響，必須加強混凝土密實度。只有確?；炷量紫堵式档?，才可以增加混凝土密實度。所以，降低混凝土拌和用水量，可以降低孔隙率。但是如果僅僅將混凝土拌和用水量減少，不僅會降低工作性能，還會產(chǎn)生蜂窩現(xiàn)象。因此，工程規(guī)劃設(shè)計時，必須對混凝土構(gòu)件裂縫寬度進行控制，合理設(shè)定保護層，同時控制原材料質(zhì)量，確保振搗操作的有效性，以此維護混凝土的密實度[4]。

4.3 混凝土裂縫控制

混凝土裂縫對混凝土材料耐久性、承載性能、抗?jié)B性能影響較大，還會影響建筑壽命與外觀，嚴重威脅人們的生命安全，所以必須對混凝土裂縫進行科學控制。第一，選擇收縮量小，低、中熱水泥，例如粉煤灰水泥、礦渣水泥等。第二，混凝土干縮性極易受到水灰比影響。當水灰比越大時，則干縮性就越大，因此必須對水灰比進行科學控制。適當添加高效減水劑，提升混凝土和易性與坍落度，減少水泥與水用量[5]。

4.4 使用階段的檢修與維護

由于建筑施工與運營時間長，因此極易產(chǎn)生老化問題。設(shè)計標準低下，會造成一系列檢修維護難題，從而加劇工程安全隱患。在使用鋼筋材料時，多數(shù)問題都是由于技術(shù)或資金不到位所致?；陂L遠發(fā)展眼光，應當增加檢修維護費用，積極投入到檢修維護中，避免鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)受到影響，降低混凝土耐久性[6]。

4.5 制定混凝土鋼筋標準

制定鋼筋混凝土標準。鋼筋加固的標準要求高。在特定外部要素、良好耐腐蝕性條件下，必須全面提升建筑結(jié)構(gòu)耐久性。由于鋼筋標準比較低，則上述要素會相互滲透，從而加劇鋼筋腐蝕，所以必須按照不同情況，靈活使用混凝土鋼筋標準。

5 結(jié)語

混凝土耐久性在自然環(huán)境與使用條件影響下，可以有效抵抗材料性能劣化，維護結(jié)構(gòu)適用性與安全性。結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，使用年限內(nèi)抵抗外部環(huán)境、內(nèi)部侵蝕影響。鋼筋銹蝕可以減小鋼筋截面積，促進混凝土保護層脹裂剝落。通過減小鋼筋截面積，能夠使構(gòu)件承載力降低，進一步促使構(gòu)件疲勞性能、延性、韌性下降。尤其是預應力構(gòu)件，當出現(xiàn)初始腐蝕跡象后，局部腐蝕位置喪失剩余承載力，在無預兆情況下，會出現(xiàn)發(fā)生崩塌問題。當混凝土保護層剝落、脹裂之后，會破壞鋼筋混凝土的黏結(jié)力，裂縫會造成鋼筋從混凝土內(nèi)部拔出。