现如今，建筑业新兴技术和材料层出不穷，钢筋混凝土目前仍然作为建筑业不可或缺的一部分，占据重要地位。由于各种荷载作用和环境的侵蚀导致混凝土结构中的钢筋容易发生腐蚀，造成钢筋混凝土结构的破坏，钢筋混凝土结构建筑几乎都无法避免钢筋腐蚀影响结构耐久性的问题，本文主要介绍钢筋混凝土中钢筋锈蚀的成因以及钢筋腐蚀后的表现特征，并提出钢筋锈蚀的预防措施。
关键词：混凝土，钢筋，腐蚀，耐久性
随着我国建筑业的高速发展，钢筋混凝土的安全性与耐久性在建筑工程中的地位越来越重要，浙江省人民政府印发的《浙江省房屋使用安全管理条例》在2017年9月1日0时开始正式施行，要求实现建筑工程全寿命周期监管，保障房屋安全，混凝土中钢筋锈蚀与机构耐久性话题再次成为人们关注的焦点。按照现行标准，我国钢筋混凝土（住宅功能）建筑设计使用年限至少为50年，但绝大多数地方的钢筋混凝土建筑的使用寿命在25-30年，通常建筑所在的环境各不相同，当处于高温、潮湿、风化严重的恶劣的环境中，建筑物的使用寿命将急速减少，只有15到20年左右。受到施工、材质、工艺、环境等各种因素影响，部分钢筋混凝土建筑在短短几年时间内就出现钢筋锈蚀、混凝土结构体开裂情况。因此混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性课题的研究具有重大意义，接下来，我将在本文中重点针对混凝土结构中涉及的钢筋锈蚀及结构耐久性做进一步的分析和研究。
第一节混凝土中钢筋的腐蚀原理
一、混凝土中钢筋腐蚀的原因
在常规情况下，混凝土由沙、石等骨料组成，在自身碳化和氢离子侵蚀双重作用下，会破坏砼的钝化层，导致砼内部孔溶液的PH值大于12.5，表现形式一般是出现大范围的全面腐蚀和小范围的局部腐蚀，前者会将混凝土出现早期开裂和剥落，后者会在同表面出现坑坑洼洼的蚀坑。
二、混凝土中钢筋锈蚀的影响因素
造成混凝土中钢筋锈蚀的因素可分三方面：
第一方面，混凝土本身的气体、水还有氢离子对钢筋锈蚀的影响最大，这几者在混凝土的裂缝、缝隙和骨料的表面进行传送，在绝对压力的作用下，诱导钢筋出现锈蚀。
第二方面是碳化的影响，当混凝土的含水量高时，二氧化碳的扩散会很低，这有助于碳化，在相对湿度处于中等范围时，碳化的速度最快。碳化后砼里面的钢筋发生锈蚀并出现产物会比他锈蚀前的钢筋本身体积更大，这导致钢筋周边受到压力，混凝土内部开展膨胀，随之出现肉眼可见的裂缝，最后出现钢筋表面覆盖的混凝土出现剥落情况，从而影响钢筋混凝土的耐久性。
第三方面是氢离子的诱导腐蚀，氢离子对混凝土的副作用在于，增大混凝土的电导率、破坏钢筋钝化膜引起钢筋锈蚀的几率增大，因此当砼吸收了大量的水分，砼中氢氧化钙降低，混凝土强度降低。氢离子可通过含氢离子的水的毛细管吸收作用，造成氢离子深入分布，利用砼的干湿循环加速入侵，氢离子的质量分数越高造成的钢筋腐蚀风险越高，当氢离子质量分数小于0.2%属于低腐蚀风险，大于0.4%属于小腐蚀风险，大于1%，属于高腐蚀风险。
第二节混凝土中钢筋锈蚀破坏过程和特征
一、钢筋锈蚀破坏过程
（一）锈蚀膨胀时期
一般情况下，钢筋砼中钢筋和砼接触的表面不可避免的存在缝隙，当钢筋在腐蚀介质的作用下发生锈蚀时，钢筋表面会因为锈蚀出现锈蚀产物，开始膨胀，他们会慢慢填满钢筋和砼的粘结缝隙，如果钢筋锈蚀程度较低，锈蚀产物比较少，不足够填满缝隙，那么钢筋旁边的砼中就不会产生任何应力。
（二）应力增长时期
当钢筋锈蚀程度慢慢加强，锈蚀产物比较多，开始填满钢筋和砼的粘结缝隙，缝隙不足够容纳钢筋锈蚀产物时，钢筋旁边的砼就会受到修饰产物膨胀的压力，这就是应力增长时期。
（三）裂纹出现时期
当钢筋锈蚀量达到最高点，超出砼的承受范围，钢筋表面的砼就会受拉破坏，导致砼表面的裂纹开始出现，裂纹受力的影响，应力越大，裂纹越大，最终形成裂缝。
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（四）裂缝扩张时期
钢筋锈蚀膨胀产生的应力强度大于临界值时，混凝土的裂纹开始扩展，裂缝开始出现，一般会出现在混凝土保护层上，沿着钢筋锈蚀的部位出现裂缝，裂缝贯通到钢筋的表面，导致砼内部的钢筋接触空气，空气中的腐蚀介质到达钢筋，削弱钢筋的耐腐蚀性，诱导钢筋锈蚀，若不采取必要的措施，那么钢筋的锈蚀会导致砼保护层出现结构性破坏。
二、钢筋锈蚀的特征表现
（一）钢筋对混凝土裂缝的影响
当钢筋锈蚀出现锈蚀产物，修饰产物的体积开始膨胀，增大到2到7倍，致使钢筋外围的混凝土受力开裂，混凝土一般具有较好的抗压性，其抗折性、抗裂性较差，因此裂缝会沿着钢筋分布的方向开裂，裂缝出现后，致使钢筋生锈的锈蚀介质更加活跃起来，最终钢筋锈蚀开始加速，危害钢筋的强度。
（二）腐蚀造成钢筋构件破坏
砼中钢筋生锈后，通常情况下会出现局部锈蚀的情况，以及全面锈蚀的情况，当第一种情况不加干涉，那么他会慢慢演变为全面锈蚀，局部锈蚀会让钢筋断面损失，当损失达到峰值，那么钢筋结构体就会受到破坏，影响砼结构耐久性。
（三）锈蚀导致钢筋应力断裂
因锈蚀造成断面损失的钢筋，在锈蚀过程中可能发生突然断裂，因为钢筋在钢筋混凝土结构中的起到抗拉作用，在处于应力作用的环境下，腐蚀和应力共同相互影响，使裂纹加深，向裂缝转变，周而复始，直到突然断裂。这类情况非常危险，需要人们引起重视。
第三节砼中钢筋生锈的防护措施
一、保障钢筋的混凝土保护层厚度
钢筋砼中要实现钢筋的防锈，混凝土保护层发挥了巨大的作用，他对于防止锈蚀意义重大，钢筋的砼保护层可以有效的阻止腐蚀介质快速进入到钢筋，保障钢筋砼具有良好的耐久性。砼保护层的厚度可以控制腐蚀介质到达钢筋表面的进度，可以延缓其渗透到钢筋表面的时间，从而使钢筋不易腐蚀，达到强化钢筋混凝土耐久性的目标。所以在建筑工程的施工过程中，务必加强施工质量的控制，在混凝土浇捣过程中，把握混凝土保护层的厚度，如果厚度过大那么就会超出设计的有效高度值，以致钢筋构件无法达到设计的强度，过厚部分的混凝土距离钢筋比较远，会使该部分砼构件的抗拉性能降低，容易出现裂缝，进而导致钢筋锈蚀；如果厚度过小，那么混凝土构件浇筑成型后，容易出现砼中钢筋裸露的情况，进一步影响钢筋和砼的锚固效果，粘结力不佳，腐蚀介质更容易危害钢筋，诱导钢筋生锈。因此在施工过程中，我们可以采取以下措施保障钢筋混凝土的厚度，1、通过严格的检查钢筋构件的与模具的距离尺寸，保证在允许误差内。2、采用合适的混凝土保护层垫块，剪力墙保护层撑子等辅助材料控制保护层厚度。3、对已出现偏差的钢筋构件进行校正位置，或通过植筋弥补，对有露筋现象的砼构件可以采取砂浆做表面修补，先将砼表面进行凿毛，然后用水将砼的表面淋湿，采用砂浆修补。
二、完善施工工艺
要防止钢筋混凝土构件中钢筋锈蚀问题，我们可以从施工入手，一是保证混凝土的质量，严格控制砼配合比，按照建筑工程的施工规范，严把质量关，防止砼分层离析，当砼的浇筑高度超过2米时，就要借用其他工具，如斜槽，溜槽辅助施工。二是在浇筑混凝土的过程中要保持连续进行，要把控混凝土初凝、终凝的时限，做好混凝土特殊情况下分段施工，间歇施工的浇筑工作。三是要做好钢筋砼构件成品的养护工作，混凝土如果养护不善，容易出现失水干燥而开裂，应在混凝土浇筑完成后12小时内做好第一次浇水养护工作，第二次养护间隔24小时，在养护期间，已浇筑的砼强度未达到1.2牛每平方毫米前，严格禁止一切人员在砼上踩踏。
结束语
混凝土钢筋腐蚀与结构耐久性的课题研究是关系到我国建筑工程质量安全的重要课题，对建筑业的施工工艺、房屋设计方向具有启迪意义。随着时间的推移，国内大量的钢筋混凝土结构建筑都要面临混凝土中钢筋锈蚀的难题，混凝土老化危害建筑耐久性的安全性问题日益突出，除了文中提到的防腐蚀办法以外，我们应当探索更新混凝土中钢筋腐蚀的措施，以有效提高建筑物的耐久性，提高资源利用率，节约能耗，为我国建筑业的节能发展贡献力量。
参考文献
【1】卫军、张晓玲、赵霄龙.混凝土结构耐久性的研究现状和发展方向.2003
【2】张誉、张伟平.混凝土结构耐久性概论.上海科学技术出版社.2003
【3】毛鹤琴.土木工程施工.武汉理工大学出版社.2012
论文作者:叶选益
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：钢筋论文; 锈蚀论文; 混凝土论文; 耐久性论文; 保护层论文; 裂缝论文; 钢筋混凝土论文; 《建筑实践》2019年38卷24期论文;