鋼筋混凝土

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鋼筋混凝土范文第1篇

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁；數(shù)值模擬；應(yīng)力

隨著計算機的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。數(shù)值模擬可以提供結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力、應(yīng)變、混凝土屈服、鋼筋塑性流動等信息，這些對于研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能和改進(jìn)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計都有重要的意義。

1數(shù)值模擬的意義

對于鋼筋混凝土構(gòu)件，材料的非線性與幾何非線性同時存在，試驗方法存在一定的局限性，導(dǎo)致對鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)部受力狀態(tài)和破壞機理的研究不夠深入?；炷潦怯伤?、水、砂和石子及各種摻合料硬化而成，是成分復(fù)雜、性能多樣的建筑材料。長期以來，人們用線彈性理論來分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或內(nèi)力，而以極限狀態(tài)的設(shè)計方法確定構(gòu)件的承載能力。這種方法往往是基于大量的試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式，雖然能夠反映鋼筋混凝土構(gòu)件的非彈性性能[1]，但是在使用上存在局限性，也缺乏系統(tǒng)的理論性。隨著計算機的發(fā)展，有限元法在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著計算機的普及和完善，運用數(shù)值模擬方法檢驗和代替部分試驗，具有節(jié)約成本、方便等有點。

2鋼筋混凝土梁的模擬分析

2.1模型建立

以鋼筋混凝土梁為例進(jìn)行模擬分析：梁長6米，高取為500mm，截面寬度去為300mm，在跨中施加集中荷載20kN，梁左端施加可動鉸支座約束，右端施加固定鉸支座約束。

2.2位移圖

受力前的圖形為圖2中的邊框線，梁在集中力荷載作用下的位移圖為圖2.2中的實體。在集中荷載的作用下，以梁跨中間的位置向下彎曲最為明顯，越到兩端位移越小，直至為零，這與假設(shè)的邊界約束條件相一致。

2.3應(yīng)力圖

從圖中可以看出，梁受力后跨中截面部分的應(yīng)力最大[2]。隨著荷載的逐步加大跨中部分的應(yīng)力變成紅色，表明此處為梁的受力薄弱環(huán)節(jié)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中此處都應(yīng)該加強措施以保證梁構(gòu)件的安全。

3結(jié)語

數(shù)值模擬方法以其自身強大的優(yōu)勢，在一定程度可以起到輔助和代替部分試驗的重要作用。在今后的發(fā)展研究中，隨著數(shù)值模擬理論的不斷進(jìn)步，它必將會為工程實踐提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

鋼筋混凝土范文第2篇

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 防腐技術(shù) 初探

Abstract: The reinforced concrete structure is most commonly used in building in China, whose quality will directly affect people's lives and property. Howerer, the corrosion is the most serious factor that pose a threat to the safety of reinforced concrete structures. Based on the analysis on the definition of concrete corrosion, the significance of corrosion resistance, the corrosion types and mechanismn and its influencing factors, the paper proposes several suggestions and measures for strengthening the concrete corrosion resistance, hoping to provide theoretical basis for better anti-corrosion of reinforced concrete.

Key words: reinforced concrete; anti-corrosion technology; exploration

中圖分類號： TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

鋼筋混凝土是當(dāng)今世界上使用最多的工程材料。由于現(xiàn)代對建筑物耐久性的要求越來越高，人們對提高建筑物耐久性的研究越來越多。而相關(guān)研究表明鋼筋混凝土的腐蝕是影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素。因此，解決鋼筋混凝土的防腐問題成為我們當(dāng)務(wù)之急。本文在對鋼筋混凝土腐蝕機理和影響因素研究分析的基礎(chǔ)上，提出了一些加強混凝土防腐的建議措施，為今后的鋼筋混凝土防腐工作的改進(jìn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

一、鋼筋混凝土防腐的意義

鋼筋混凝土的防腐對于建筑結(jié)構(gòu)的耐久性非常重要。合理有效的鋼筋混凝土防腐可以使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在正常的氣象及使用條件下的壽命得到延長。相反的，若是忽視鋼筋混凝土的防腐問題，在未采取任何措施的普通環(huán)中, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往會由外到內(nèi)慢慢出現(xiàn)疏松、滲漏、露石、開裂、剝落和鋼筋銹蝕等問題，極大的縮短鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，更有甚者會對整個工程的安全造成危險。因此，進(jìn)行鋼筋混凝土的防腐工作的意義是非常重大。

二、鋼筋混凝土腐蝕的類型和機理

1、鋼筋混凝土腐蝕的類型

鋼筋混凝土的腐蝕主要有兩類，分別是氯鹽對鋼筋混凝土的腐蝕和碳化對鋼筋混凝土的腐蝕。在氯鹽對鋼筋混凝土的腐蝕中，氯鹽侵入鋼筋混凝土方式有兩種，即鋼筋混凝土拌合時為了達(dá)到改善混凝土的某些性質(zhì)而加入外加劑時的引入和鋼筋混凝土硬化后外界氯離子通過滲透作用的侵入。這兩種侵入方式中，后者被認(rèn)為是氯鹽對鋼筋混凝土的腐蝕的主要原因。而在碳化對鋼筋混凝土的腐蝕中，碳化的主要原因是空氣中的二氧化碳?xì)怏w與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了碳酸鈣。碳酸鈣的生成破壞了鋼筋堿性環(huán)境，使鋼筋容易發(fā)生銹蝕，造成鋼筋混凝土腐蝕情況的出現(xiàn)。

2、鋼筋混凝土腐蝕的機理

我們一般所說的鋼筋混凝土腐蝕指的是凝土中的水泥和鋼筋被腐蝕介質(zhì)腐蝕。腐蝕介質(zhì)包括酸、堿、鹽，每種介質(zhì)對應(yīng)的腐蝕機理也存在差別。酸性介質(zhì)腐蝕鋼筋混凝土的機理是：其發(fā)生了相關(guān)反應(yīng)破壞了混凝土的保護(hù)層，進(jìn)而對保護(hù)層里鋼筋表面鈍化膜進(jìn)行了破環(huán)，最終導(dǎo)致鋼筋銹蝕。堿性介質(zhì)腐蝕鋼筋混凝土的機理是：在其侵入混凝土并出現(xiàn)干溫交替情況下，其會對混凝土有一定的結(jié)晶破環(huán)作用。鹽類介質(zhì)腐蝕鋼筋混凝土的機理是：在干濕交替的環(huán)境條件下，侵入到混凝土內(nèi)部的鹽類介質(zhì)會發(fā)生反應(yīng)而體積增大，進(jìn)而對水泥內(nèi)部壓力增大，造成混凝土的剝落，最終使鋼筋腐蝕。

三、鋼筋混凝土腐蝕的影響因素

對鋼筋混凝土腐蝕有影響的因素很多，但是其主要重要的主要有以下幾個方面：

1、氯化物的影響

氯化物是鋼筋混凝土被腐蝕的最主要原因，其氯離子的濃度高低與鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕速度存在直接的關(guān)系。其侵入鋼筋混凝土的方式主要是如前所述的在混凝土生產(chǎn)過程中通過外加劑侵入和從外界通過擴(kuò)散侵入。因此,研究氯化物對鋼筋混凝土腐蝕的影響可以從混凝土質(zhì)量、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、混凝土保護(hù)層開裂與否和混凝土保護(hù)層的厚度等幾個方面進(jìn)行。

2、混凝土碳化

混凝土的碳化是造成鋼筋混凝土被腐蝕的又一重要原因，其與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性有密切的關(guān)系?；炷撂蓟瘜︿摻罨炷粮g的影響主要通過生成碳酸鈣來破壞鋼筋的堿性環(huán)境，使鋼筋表面的鈍化膜失穩(wěn)，進(jìn)而造成鋼筋的腐蝕?；炷两Y(jié)構(gòu)的碳化過程非常緩慢，其與混凝土自身的空隙率及滲透性有很大的關(guān)系。

3、水和氧氣的影響

水和氧氣是造成鋼筋混凝土被腐蝕的重要原因之一，混凝土孔隙中水和氧氣的存在為鋼筋銹蝕提供了必備的條件?？紫吨械乃c鋼筋的腐蝕速率存在著直接的聯(lián)系。通常認(rèn)為在一定的含水量范圍內(nèi)，混凝土孔隙中的含水量與鋼筋的腐蝕速度存在正相關(guān)的關(guān)系。而氧氣在鋼筋表明有水膜的條件下，會使鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕，且水中溶解的氧氣量在一定范圍內(nèi)時，溶解氧的多少和鋼筋腐蝕的速率有正相關(guān)的的關(guān)系。

4、保護(hù)層厚度

保護(hù)層厚度也是造成鋼筋混凝土被腐蝕的原因之一。在干燥的環(huán)境中，保護(hù)層厚度對混凝土腐蝕影響不大。而在極潮濕的環(huán)境中,保護(hù)層厚度與氧擴(kuò)散阻力成正相關(guān)的關(guān)系，而氧擴(kuò)散阻力與鋼筋混凝土的腐蝕成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。此外，混凝土保護(hù)層厚度還對氯離子的擴(kuò)散有影響。

四、加強鋼筋混凝土防腐的措施

1、控制原材料中氯化物的含量

混凝土的原材料包括水泥、水、沙子、石子及外加劑。在進(jìn)行鋼筋混凝土原材料的選擇時，除了滿足施工的質(zhì)量要求外，還應(yīng)選擇氯化物含量較少的材料。如對水泥的選擇時，應(yīng)選擇火山灰和粉煤灰類水泥，其成分可以有效減少氯化物對水泥石的溶解和析出；對于水的選擇，盡量選擇含氯量低的水，禁止使用海水；沙子應(yīng)盡量避免使用海沙，如必須使用時，應(yīng)嚴(yán)格控制其含氯量；外加劑的選擇時也應(yīng)考慮氯化物含量的問題，其含氯量應(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。而對于預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，國家規(guī)定禁止使用含氯的外加劑。

2、選用耐腐蝕鋼筋

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，原有鋼筋材料在自身抗腐蝕方面表現(xiàn)不佳。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中使用比較多的耐腐蝕鋼筋是環(huán)氧涂層鋼筋。其具有良好的抗拉和抗彎性、耐化學(xué)侵蝕的性和耐高堿性。環(huán)氧涂層鋼筋的使用可以從一定程度上緩解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕速度。但是此種材料也存在一定的不足，即其涂層一旦被破壞，他的防腐性能將大打折扣，甚至比不上傳統(tǒng)的鋼筋材料。因此，在以后的工程實踐中，應(yīng)該對其涂層質(zhì)量缺陷進(jìn)行相關(guān)的研究。

3、進(jìn)行陰極保護(hù)

陰極保護(hù)是鋼筋混凝土防腐的有效措施。通過外加電流或者犧牲陽極，可以實現(xiàn)鋼筋的陰極保護(hù)。進(jìn)行陰極保護(hù)的鋼筋，可以有效防止氯離子對鋼筋的電化學(xué)腐蝕，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐中氯化物的問題得到有效解決，在很大程度上提高了鋼筋混凝土的防腐效果。

五、結(jié)論

鋼筋混凝土的防腐工作與人民財產(chǎn)的安全息息相關(guān)，應(yīng)該得到我們足夠的重視。我們需要在弄清其腐蝕機理和影響因素的前提下，對現(xiàn)有工作進(jìn)行改進(jìn)，使鋼筋混凝土的防腐工作的成效得到進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

1、葛燕，朱錫昶，朱雅仙，李巖. 混凝土中鋼筋的腐蝕與陰極保護(hù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

鋼筋混凝土范文第3篇

1、混凝土的主要材料是砂和石頭，而水泥和鋼筋在這個材料中，所占的比例是不大的。當(dāng)然砂和石大多數(shù)情況下都是由建筑所在地供應(yīng)的，水泥與鋼筋在中國大多數(shù)地方都有，所以鋼筋混凝土可以就地取材，非常的方便。

2、從鋼筋的結(jié)構(gòu)來看，把混凝土和鋼筋包裹起來之后，哪怕是在侵蝕性介質(zhì)的環(huán)境下，也可以通過特殊的工藝將它做成耐腐蝕性的，這樣一來就可以確保建筑長時間使用了也不會出現(xiàn)什么問題。

3、鋼筋混凝土具有非常不錯的可模型，它可以根據(jù)建筑的需求制作成不同形狀的構(gòu)建，這個不但對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的挑選，而且還為構(gòu)建斷面提供了方便，所以得到了無數(shù)人的認(rèn)可。

上文給大家介紹了鋼筋混凝土有哪些優(yōu)勢的相關(guān)內(nèi)容，希望能夠給到大家一些小小的幫助。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

鋼筋混凝土范文第4篇

論文摘要:鋼筋銹蝕是造成鋼筋混凝土橋梁耐久性損傷的最主要和最直接因素，也是混凝土橋梁耐久性破壞的主要形式之一。本文從銹蝕機理、影響因素和影響后果等方面進(jìn)行了綜述性討論。

鋼筋銹蝕是一個比較普遍、并且嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全的耐久性問題。它在影響結(jié)構(gòu)物耐久性因素中，占據(jù)主導(dǎo)地位。美國、英國、德國和日本等國每年均花費巨資用于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性修復(fù)，其中鋼筋銹蝕占有相當(dāng)大的比例。我國也有相當(dāng)數(shù)量的鋼筋混凝土橋梁相繼進(jìn)入老化期，鋼筋銹蝕的研究和防治顯得非常重要。

鋼筋銹蝕是造成鋼筋混凝土橋梁耐久性損傷的最主要和最直接因素，也是混凝土橋梁耐久性破壞的主要形式之一。鋼筋銹蝕對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞分為三個時期：前期是鋼筋表面局部銹蝕出現(xiàn)銹斑、銹片等；中期是鋼筋整個表面銹蝕，并產(chǎn)生膨脹，與保護(hù)層脫離，發(fā)生層裂；后期表現(xiàn)為鋼筋鐵銹進(jìn)一步膨脹，混凝土本身發(fā)生破壞，出現(xiàn)順筋脹裂，混凝土脫離，直至鋼筋不斷銹蝕，有效截面不斷減小，橋梁結(jié)構(gòu)承載力不斷下降，鋼筋混凝土構(gòu)件喪失基本承載能力。

一、鋼筋混凝土橋梁中鋼筋銹蝕機理

正常情況下，由于初始混凝土的高堿性，鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)力筋表面形成一層致密的鈍化膜，使其處于鈍化狀態(tài)。但隨著環(huán)境介質(zhì)的侵入，鈍化膜逐漸遭到破壞，從而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。

力筋發(fā)生銹蝕需要三大基本要素：

（一）力筋表面鈍化膜的破壞；

（二）充足氧的供應(yīng)；

（三）適宜的濕度（RH＝60～80％）。

三個要素缺一不可，第一要素為誘發(fā)條件，而腐蝕速度則取決于氧氣及水分的供應(yīng)。

鋼筋的銹蝕一般為電化學(xué)銹蝕。發(fā)生電化學(xué)銹蝕必須具備3個條件：

1、在鋼筋表面形成電位差；

2、在陰極部位鋼筋表面存在足夠的氧氣和水；

3、在陽極區(qū)，使陽極部位的鋼筋表面處于活化狀態(tài)，即鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞。

在氧氣和水的共同作用下，鋼筋表面不斷失去電子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，逐漸被銹蝕，在鋼筋表面生成紅銹，引起混凝土開裂。

對于鋼筋混凝土橋梁，在一般環(huán)境條件下，鋼筋的銹蝕通常由兩種作用引起：一種是混凝土碳化作用；一種是氯離子的侵蝕。二氧化碳和氯離子對混凝土本身都沒有嚴(yán)重的破壞作用，但是這兩種環(huán)境物質(zhì)都是混凝土中鋼筋鈍化膜破壞的最重要又最常遇到的環(huán)境介質(zhì)：混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐漸減少，PH值逐漸下降，鈍化膜逐漸變得不再穩(wěn)定以至于完全被破壞，使鋼筋處于脫鈍狀態(tài)；周圍環(huán)境中的氯離子從混凝土表面逐漸滲入到混凝土內(nèi)部，當(dāng)?shù)竭_(dá)鋼筋表面的混凝土孔溶液中的游離氯離子濃度超過一定值（臨界濃度）時，即使混凝土堿度再高，pH值大于11.5值，Cl-也能破壞鈍化膜，從而使鋼筋發(fā)生銹蝕。氯鹽引起鋼筋銹蝕的發(fā)展速度很快，遠(yuǎn)比碳化銹蝕嚴(yán)重，這種情況常發(fā)生在近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境以及冬季經(jīng)常使用除冰鹽的環(huán)境。

二、影響鋼筋混凝土橋梁鋼筋銹蝕的主要因素

（一）混凝土的保護(hù)層厚度及完好程度和混凝土的密實度

這三個方面都與侵蝕性介質(zhì)的侵蝕速度有關(guān)，保護(hù)層厚度對鋼筋銹蝕的影響呈線性關(guān)系，因此世界各國規(guī)范對保護(hù)層厚度都作了規(guī)定。我國新修訂的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》中，對鋼筋的最小保護(hù)層厚度規(guī)定中，隨著使用環(huán)境條件的劣化，混凝土保護(hù)層厚度也在增加?；炷恋拿軐嵍扔绊懼炷恋臐B透性，滲透性高的混凝土更容易發(fā)生銹蝕。

（二）混凝土的碳化程度

混凝土的碳化降低了混凝土的堿度，造成PH值降低，給鋼筋脫鈍提供了可能。鋼筋的失重率與混凝土的碳化深度差不多呈線性關(guān)系，由此混凝土的碳化程度對鋼筋銹蝕有重大影響。

（三）環(huán)境條件

環(huán)境對鋼筋銹蝕的影響主要有以下幾個方面：溫度、濕度、二氧化碳的濃度、氧氣的濃度以及侵蝕性介質(zhì)的濃度。對于鋼筋混凝土橋梁來說，影響最大的是濕度，當(dāng)橋梁處在濕度較大的環(huán)境下，尤其是水位浮動的橋墩部位和浪濺區(qū)，最容易發(fā)生銹蝕。

（四）氯離子的影響

氯化物是一種很危險的侵蝕介質(zhì)，但是在我國北方地區(qū)，為保證冬季交通暢行，向道路、橋梁及城市立交橋等撒除冰鹽，大量使用的氯化鈉和氯化鈣，使得氯離子滲入混凝土，引起鋼筋銹蝕破壞。

北方地區(qū)許多的工程經(jīng)驗教訓(xùn)表明，大量地使用除冰鹽是影響鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。根據(jù)國外的相關(guān)研究報道，使用除冰鹽的橋梁結(jié)構(gòu)一般在5~10年就開始腐蝕破損造成鋼筋銹蝕，混凝土脹裂。由于到目前為止，還沒有找到能夠完全替代除冰鹽的除冰方法，除冰鹽仍將繼續(xù)使用。因此采取針對除冰鹽的防腐蝕措施是十分重要的。

三、鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土橋梁耐久性的影響

鋼筋銹蝕的直接結(jié)果是鋼筋的截面積減少，不均勻銹蝕導(dǎo)致鋼筋表面凹凸不平，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使鋼筋的力學(xué)性能退化，如強度降低、脆性增大、延性變差，導(dǎo)致構(gòu)件承載力降低。

（一）銹蝕后鋼筋的力學(xué)性能

銹蝕鋼筋抗力的降低直接影響服役結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載能力，嚴(yán)重時可能造成結(jié)構(gòu)提前失效甚至倒塌。沿鋼筋長度發(fā)生均勻銹蝕時，鋼筋的失重率近似等于鋼筋的截面面積損失率，鋼筋所能抵抗的極限拉力的降低與鋼筋截面面積銹損率基本成正比，此時，可以簡單地用銹損鋼筋的實際截面面積乘以未銹鋼筋的極限抗拉強度獲得銹蝕鋼筋的極限抗拉能力。

但是，由于混凝土材料的不均勻性、使用環(huán)境的不穩(wěn)定性、鋼筋各部位受力程度的不同等因素，實際上混凝土中的鋼筋銹蝕很少有均勻銹蝕的情況，通常鋼筋截面面積損失率大于重量損失率，而且隨著鋼筋銹蝕的發(fā)展，銹蝕的不均勻性和離散性增大，重量損失率與截面面積損失率的差異也越大。因此，鋼筋極限抗拉能力的下降，除鋼筋截面的銹損、有效截面面積減小外，還有一個因素：銹損鋼筋的表面凹凸不平，受力以后缺口處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使銹蝕鋼筋的屈服強度和極限強度降低；且銹損越嚴(yán)重，應(yīng)力集中引起的強度降低越多。

（二）鋼筋銹蝕后對鋼筋與混凝土協(xié)同工作性能的影響

鋼筋銹蝕后，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固性能降低。試驗研究結(jié)果表明，銹蝕鋼筋混凝土主梁抗彎承載力試驗值小于只考慮銹蝕后鋼筋截面積減小、屈服強度降低計算得到的抗彎承載力值,說明鋼筋和混凝土的粘結(jié)強度降低也是銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎承載力降低的主要影響因素之一。因此，對受拉鋼筋必須乘以協(xié)同工作系數(shù)，以考慮粘結(jié)退化對鋼筋混凝土梁抗彎承載力的影響。

理論上，考慮粘結(jié)強度降低的影響，銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎承載力應(yīng)介于未銹蝕構(gòu)件和無粘結(jié)構(gòu)件之間，而相同條件下無粘結(jié)受彎構(gòu)件承載力約為正常構(gòu)件的70%~80%左右，那么kb則應(yīng)處于0.7~1之間。

（三）鋼筋銹蝕后對鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)性能的影響

鋼筋混凝土范文第5篇

【關(guān)鍵詞】混凝土；腐蝕；鋼筋；耐久性

前 言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用較廣的結(jié)構(gòu)形式之一。隨著建筑物的老化和環(huán)境污染的加重，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題越來越引起國內(nèi)外廣大研究者的關(guān)注。在第二屆國際混凝土耐久性會議上，Mehta教授指出：“當(dāng)今世界混凝土破壞原因，按遞減順序是：鋼筋腐蝕、凍害、物理化學(xué)作用”。他明確地將“鋼筋腐蝕”排在影響混凝土耐久性因素的首位。

一、鋼筋的腐蝕過程

鋼筋的腐蝕機理鋼筋的腐蝕過程是一個電化學(xué)反應(yīng)過程?；炷量紫吨械乃滞ǔＲ燥柡偷臍溲趸}溶液形式存在，其中還含有一些氫氧化鈉和氫氧化鉀，pH值約為12.5。在這樣強堿性的環(huán)境中，鋼筋表面形成鈍化膜，它是厚度為20~60的水化氧化物（nFe2O3?mH2O），阻止鋼筋進(jìn)一步腐蝕。因此施工質(zhì)量良好、沒有裂縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，即使處在海洋環(huán)境中，鋼筋基本上也不會發(fā)生腐蝕。但是由于各種因素，鋼筋表面的鈍化膜受到破壞，成為活化態(tài)時，鋼筋就容易腐蝕。呈活化態(tài)的鋼筋表面所進(jìn)行的腐蝕反應(yīng)的電化學(xué)機理是，當(dāng)鋼筋表面有水分存在時，就發(fā)生鐵電離的陽極反應(yīng)和溶解態(tài)氧還原的陰極反應(yīng)，相互以等速度進(jìn)行。其反應(yīng)式如下陽極反應(yīng)Fe–2e Fe2+陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e 4OH-腐蝕過程的全反應(yīng)是陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的組合，在鋼筋表面析出氫氧化亞鐵，該化合物被溶解氧化后生成氫氧化鐵Fe(OH)3，并進(jìn)一步生成nFe2O3?mH2O（紅銹），一部分氧化不完全的變成Fe3O4（黑銹），在鋼筋表面形成銹層。紅銹體積可大到原來體積的四倍，黑銹體積可大到原來的二倍。鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土產(chǎn)生壓力，將使混凝土沿鋼筋方向開裂，進(jìn)而使保護(hù)層成片脫落，而裂縫及保護(hù)層的剝落又進(jìn)一步導(dǎo)致更劇烈的腐蝕。

二、結(jié)構(gòu)性能研究

對受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究方法主要是試驗分析和有限元分析。試驗分析中，腐蝕試件的模擬一是通過試驗室試驗，包括快速腐蝕試驗（電化學(xué)腐蝕、加氯鹽腐蝕等）和鹽霧試驗，二是長期自然暴露試驗，三是替換構(gòu)件法。有限元分析中，大多采用鋼筋混凝土非線性有限元方法對受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行非線性模擬。

鋼筋腐蝕通常會改變正常配筋混凝土梁的破壞類型，框架梁一般為彎曲破壞，而受腐蝕梁很多情況下為剪切破壞。不論破壞形態(tài)是超筋梁的破壞還是少筋梁的破壞，結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)都是從有預(yù)兆的塑性破壞變?yōu)闊o預(yù)兆的脆性破壞。隨著縱筋腐蝕量的增加，鋼筋混凝土梁的強度和剛度都在下降。

鋼筋混凝土構(gòu)件實際上都是處于工作狀態(tài)，而構(gòu)件在應(yīng)力狀態(tài)下的腐蝕與沒有加載時有很大不同，其各方面的性能亦有很大改變。荷載對受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件的影響是多方面的，加載歷史和加載級別對腐蝕的發(fā)生和發(fā)展有明顯影響，并影響混凝土中鋼筋的腐蝕量，而腐蝕量反過來通過強度或剛度損失影響鋼筋混凝土構(gòu)件的適用性。

由于腐蝕使鋼筋的截面尺寸、表面狀況以及鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)等均發(fā)生了變化，腐蝕對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)動力性能的不利影響將更為嚴(yán)重。已有的試驗表明，隨著鋼筋腐蝕量增加，鋼筋混凝土構(gòu)件的滯回曲線豐滿程度和滯回環(huán)面積逐漸減小，表明構(gòu)件耗能能力和延性降低。同時由于鋼筋腐蝕程度的不均勻性，滯回曲線具有明顯的不對稱性.從骨架曲線看，腐蝕嚴(yán)重的構(gòu)件承載力和剛度均降低較多，且達(dá)到極限荷載后平直段變短，延性降低。因此鋼筋腐蝕對鋼筋混凝土構(gòu)件反復(fù)水平荷載作用下的恢復(fù)力性能有較大影響，在抗震設(shè)計中應(yīng)予以考慮，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全。

三、鋼筋混凝土銹蝕破壞及防護(hù)措施

1.鋼筋混凝土銹蝕破壞

鋼筋銹蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接因素，目前對影響鋼筋銹蝕的因素、銹蝕鋼筋材料性能的變化、鋼筋銹蝕的防護(hù)和檢測等各方面均有較多的研究。

混凝土中鋼筋的銹蝕破壞過程可分為三個階段：階段Ⅰ，從結(jié)構(gòu)建成到鋼筋表面鈍化膜破壞；階段Ⅱ，鋼筋開始銹蝕，直到混凝土保護(hù)層出現(xiàn)順筋開裂；階段Ⅲ，鋼筋加速銹蝕直到構(gòu)件喪失承載能力。銹蝕的形式一般為斑狀銹蝕，即銹蝕分布在較廣的表面面積上。

2.防止鋼筋銹蝕的主要措施

防止鋼筋銹蝕的根本途徑是減緩二氧化碳、氧、水等腐蝕因子通過混凝土保護(hù)層向鋼筋表面滲透擴(kuò)散的速度，以及防止氯離子在鋼筋表面的積聚。

辦法有兩類：

第一類是采用防護(hù)材料或外部措施，如采用噴塑鋼筋、鋼筋表面涂鋅、混凝土中摻加緩蝕劑、混凝土表面涂刷防護(hù)層、采用聚合物浸漬混凝土表層以及設(shè)置陰極保護(hù)設(shè)施等；

第二類是利用和加強混凝土保護(hù)層自身的保護(hù)功能，其措施主要有：確保保護(hù)層厚度，提高混凝土的密實性，控制混凝土拌和物中的氯鹽含量。

總的來說，鋼筋混凝土的銹蝕破壞是一個重要問題。探討鋼筋混凝土的耐久性的機理和失效概率，找出有效的防護(hù)措施，提高結(jié)構(gòu)使用壽命，改進(jìn)其維修辦法等已成為當(dāng)前鋼筋混凝土學(xué)科中的一個重大研究課題。

四、提高混凝土的耐久性

1.摻入高性能減水劑 在保證混凝土強度等級、拌和物和易性的同時，盡可能減少用水量，降低水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。

水泥在加水?dāng)嚢韬?，會產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。在這些絮凝裝結(jié)構(gòu)中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的黏聚性。施工中為了確?；炷涟韬臀锏暮鸵仔裕捅仨氃诎韬蜁r相應(yīng)地增加用水量，促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑后，減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達(dá)到減少用水量的目的。研究表明，當(dāng)摻入高效減水劑時，完全可以將水灰比降低到0.38以下從而消除毛細(xì)管孔隙。

2.摻入活性礦物摻料 混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足，是影響混凝土耐久性的另一因素。在混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成?；钚缘V物摻料（火山灰、礦渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO2及活性Al2O3，它們能和水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng)，生成強度更高，穩(wěn)定性更優(yōu)的低堿性水化硅酸鈣，從而改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的。

3.消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素 除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外，混凝土本身的因素，也會引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學(xué)收縮和干縮過大引起的開裂，水化熱過高引起的溫度裂縫，硫酸鋁的延遲生成，以及混凝土的堿集料反應(yīng)等。因此在確?；炷翉姸鹊燃壍臈l件下提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素，降低或消除從原材料引入的堿、SO3、Cl 等可能引起破壞和鋼筋腐蝕物質(zhì)的含量，加強施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生，提高混凝土的耐久性。

五、結(jié)語

雖然目前國內(nèi)外已經(jīng)在受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能方面開展了一些研究，做了不同腐蝕情況下鋼筋混凝土受彎構(gòu)件、大小偏心受壓構(gòu)件、鋼筋與混凝土粘接試件的試驗等，并進(jìn)行過一些有限元分析，得出了構(gòu)件承載力和變形性能隨鋼筋腐蝕量的增加而不同程度降低的結(jié)論。但是對受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗剪性能、動力性能的研究仍然極少，特別是對受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)疲勞性能的研究幾乎還是空白，我們應(yīng)加強這方面的研究。

參考文獻(xiàn)