鋼筋腐蝕對鋼筋砼結(jié)構(gòu)的影響及防治

丁洪明　馬春莉

摘要：本文主要列舉了鋼筋砼中鋼筋腐蝕的主要因素，通過實踐經(jīng)驗提出了一些修補和防治措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；腐蝕；碳化；密實度

鋼筋砼是由鋼筋和混凝土組合成一體的結(jié)構(gòu)材料。由于熱傳導(dǎo)性差，鋼筋在砼的包裹下不能和火直接接觸，增強了結(jié)構(gòu)的耐火性；鋼筋包裹在混凝土里，混凝土的弱堿性避免鋼筋腐蝕；鋼筋和混凝土之間存在著足夠的粘結(jié)力，使鋼筋混凝土構(gòu)件在工程方面得到了很廣泛的應(yīng)用。但是，在某些特定的情況下，鋼筋仍受到腐蝕，造成結(jié)構(gòu)破壞，分析如下：

1 鋼筋腐蝕的主要原因

1.1 砼不密實或有裂縫存在造成鋼筋的腐蝕

砼密實度不良和構(gòu)件上產(chǎn)生的裂縫，往往是造成鋼筋腐蝕的很重要原因。尤其是當(dāng)水泥量偏小，水灰比不當(dāng)和振搗不良或在砼澆筑中產(chǎn)生露筋、蜂窩、麻面等情況，都會加速鋼筋的腐蝕。

1.1.1砼的碳化深度影響鋼筋腐蝕。從調(diào)查資料表明，砼的碳化深度和砼密實度有很大關(guān)系。密實度好的砼碳化深度僅局限表面；而密實度差的砼，則碳化深度就大。如某鋼鐵車間鋼筋砼結(jié)構(gòu)30年以上，由于砼密實度好，碳化深度還不到1mm，而同一廠的管道支架僅用13年左右，碳化深度已達6mm～25mm,鋼筋已腐蝕。

1.1.2侵蝕性氣體、介質(zhì)的侵入造成鋼筋腐蝕。當(dāng)侵蝕性氣體、介質(zhì)侵入深度達到或超過鋼筋保護層時，鋼筋表面鈍化膜遭到局部破壞，鋼筋開始腐蝕。

1.1.3 與環(huán)境濕度密切相關(guān)。砼的碳化和鋼筋環(huán)境濕度有直接關(guān)系。在十分潮濕的環(huán)境中，其空氣相對溫度接近于100%，砼孔隙充滿水分，阻礙了空氣中氧氣向鋼筋表面擴散，二氧化碳也難以透入，使鋼筋難以腐蝕。當(dāng)相對濕度低于60%時，在鋼筋表面難以形成水膜，鋼筋幾乎不生銹，碳化也難以深入。而空氣濕度在80%左右時，有利于碳化作用，砼鋼筋銹蝕發(fā)展很快。由于環(huán)境濕度往往隨氣候和生產(chǎn)情況而變化，因而砼也隨之而碳化，鋼筋會腐蝕。

1.2 砼內(nèi)摻加氯鹽造成鋼筋的腐蝕

為了提高砼早期強度和防凍，在砼內(nèi)摻一定量的氯鹽，如氯化鈣、氯化鈉是有效的。但氯鹽摻量過大，將產(chǎn)生下列危害：

1.2.1 砼中存在的氯離子會破壞鋼筋表面鈍化膜。使局部活化，形成陰極區(qū)，并使鋼筋表面局部酸化，從而加速腐蝕。

1.2.2 水泥和氯化鈣結(jié)合生成水化物，若硬化結(jié)晶形成，則會在固相中膨脹而形成微細裂縫，使鋼筋遭受腐蝕。

1.2.3 增加砼的干縮量，氯鹽本身尚有較大的吸濕性，會促進鋼筋腐蝕。

1.2.4 鋼筋腐蝕生成物中的氯化鐵，水解性強，使氯離子能長期反復(fù)地起作用。

1.2.5 氯鹽使水泥的水化作用不完全，同時會增加砼的導(dǎo)電性。

1.3 高強鋼筋中壓力腐蝕

高強鋼筋中出現(xiàn)微裂縫，并不斷發(fā)展，直到破壞其方向垂直于主拉應(yīng)力。一般在表面只有輕微損害或根本看不見損害。這種腐蝕尤為危險，因為它沒有任何預(yù)兆就發(fā)生突然破壞。

1.4 由于雜散電流導(dǎo)致鋼筋腐蝕

工業(yè)用電中的直流電，當(dāng)它滲漏到地下鋼筋砼結(jié)構(gòu)中時，電流流入處相當(dāng)于陰極區(qū)，電流流出處相當(dāng)于陽極區(qū)，會造成鋼筋的腐蝕，此種腐蝕一般不會產(chǎn)生嚴重現(xiàn)象。

2 鋼筋腐蝕對結(jié)構(gòu)的危害

在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中，鋼筋受到周圍砼的保護，一般不腐蝕。但當(dāng)保護層破壞或保護層不足使，鋼筋在一定條件下將產(chǎn)生腐蝕，建（構(gòu)）筑物的安全受到影響。

2.1 銹蝕引起鋼筋斷面削弱

由銹蝕引起鋼筋斷面削弱，尤其是高強預(yù)應(yīng)力鋼筋，表面積大、截面小、應(yīng)力高，一旦發(fā)生腐蝕，危險性更大，嚴重會導(dǎo)致構(gòu)件破壞的危險。

2.2 鋼筋腐蝕造成體積變大

鋼筋腐蝕體積膨脹大約增長2.2倍，使砼保護層破裂甚至脫落，從而降低結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性。

2.3 鋼筋腐蝕性影響其性能

鋼筋腐蝕降低了與砼之間粘結(jié)力，影響鋼筋與砼共同工作性能。

例如，某鋼筋砼軌枕廠投產(chǎn)5年后，由于梁的垂直拼縫內(nèi)使用了摻有水泥用量5%的氯化鈣的水泥砂漿，氯離子由拼縫滲入到灌漿不實的鋼絲束孔道中，車間又潮濕，導(dǎo)致鋼絲束經(jīng)受嚴重腐蝕，21m跨的預(yù)應(yīng)力組合屋面梁斷裂。經(jīng)檢驗，70%的鋼絲強度降低40%以上，延伸率平均降低了30%。所有鋼絲都脆性斷裂，沒有縮頸。

3 如何發(fā)現(xiàn)鋼筋砼結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋腐蝕

鋼筋腐蝕除了銹斑外，通常在鋼筋處的砼表面沿鋼筋方向出現(xiàn)發(fā)絲裂縫，這種裂縫表面，膨脹的鐵銹已足以使砼劈裂。對于板下砼下鼓，實際上可能看不出來，但若用錘敲擊可明顯聽出空洞聲。

4 對鋼筋腐蝕的一般預(yù)防措施

鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的主要原因是鋼筋的鈍化膜遭到破壞，以及二氧化碳、氧、水等腐蝕因子的侵入。因此，延緩鋼筋銹蝕是針對鋼筋銹蝕產(chǎn)生的原因而采取的。

a 施工中嚴格按照施工規(guī)范要求，保證砼的密實度。嚴格把好材料、水灰比、水泥用量、振搗和養(yǎng)護等關(guān)鍵工序。在有嚴重的侵蝕性介質(zhì)處應(yīng)適當(dāng)增加保護層的厚度。

b 對于室內(nèi)有侵蝕性氣體、粉塵等介質(zhì)，或相對濕度較大時，應(yīng)從生產(chǎn)工藝和建筑結(jié)構(gòu)著手，減輕外界的侵蝕條件。

如減少蒸汽、有害氣體、粉塵在結(jié)構(gòu)空間的逸散，加強通風(fēng)等，對處于化學(xué)侵蝕性條件下的砼必須設(shè)置防護層等。

c 澆筑鋼筋砼結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴格按施工規(guī)范控制氯鹽的使用量，對禁止使用氯鹽的結(jié)構(gòu)絕不使用。且可在砼中加入適量的緩凝劑，如亞硝酸鈉等，可消除或延緩鋼筋的銹蝕。

d 防止雜散電流的腐蝕。

e 防止高強鋼絲的壓力腐蝕和脆性斷裂，可采用在鋼筋表面涂刷有機層。如環(huán)氧樹脂和鍍鋅的措施。

5 鋼筋腐蝕的修補

進行現(xiàn)場檢查，得到鋼筋銹蝕的分布和銹蝕程度的記錄，按其輕重程度分別給予處理。

5.1 鋼筋腐蝕不嚴重時

當(dāng)鋼筋銹蝕不嚴重，砼表面會有細小裂縫或個別破損較小時，可采用在構(gòu)件外表面涂抹砂漿或涂抹絕緣層，如瀝青漆、過氯乙烯漆、環(huán)氧樹脂涂料等進行防腐。

5.2 鋼筋腐蝕嚴重時

當(dāng)鋼筋銹蝕嚴重，鋼筋銹蝕插上的裂縫和保護層削落較多時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)認真檢查和修補。

若砼大面積完好的只要鑿去與銹蝕鋼筋銜接部位砼，鑿去的深度至少超過鋼筋20mm，使修補材料能很好地包裹著鋼筋，保證原砼和新砼結(jié)合完好。如果砼有油污，應(yīng)用丙酮清洗。腐蝕的鋼筋應(yīng)徹底清除鐵銹。對于鋼筋腐蝕嚴重，減少鋼筋有效面積的，應(yīng)采用焊接法進行鋼筋補強。此時，砼清洗除范圍考慮增焊補強鋼筋的搭接長度，比銹蝕部分長一些。

在澆筑砼之前，用壓力水沖洗舊砼表面，且使舊砼水分飽和，但不能有積水，澆筑砼的模板除滿足強度、剛度外，還要充分考慮澆筑振搗的方便。一般使用插入式振動器或人工振搗，修補用的砼比舊砼高一級的細石砼，澆筑必須密實，并有良好的養(yǎng)護措施。