关于钢筋混凝土锈蚀问题的研究

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（****** 湖北 武汉 430070）

摘要：通常在一般的设计、施工、使用条件下，混凝土结构中钢筋的强度在良好的粘结下都能被充分的利用，二者共同作用下的构件性能得到充分发挥。但考虑到外界因素的影响，埋置于混凝土中的钢筋会发生锈蚀的现象，进而结构出现耐久性和安全性的问题。本文针对钢筋混凝土锈蚀问题，分析了混凝土与钢筋的工作原理，在混凝土中钢筋锈蚀的特点，钢筋锈蚀量的无损检测的方法，钢筋锈蚀对结构构件力学行为的影响以及钢筋锈蚀的防治。

关键词：混凝土；粘结；钢筋锈蚀；无损检测；防治措施

Progress of The Research on reinforcement Corrosion in concrete

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（*** ,Wuhan, Hubei 430070）

Abstract： The reinforcement concrete member performance can be normally exerted with full use of bar strength due to the good bond between reinforcement and concrete under regular design , construction and service conditions .However, abominable environment can contribute to reinforcement Corrosion in concrete, which will further lead to a series of durability and safety problems. In view of reinforcement Corrosion in concrete , this paper analyses the work principle of bond between rebar and concrete , including the reason and characteristic of reinforcement corrosion ,review of non-destructive methods in assessment corrosion in reinforced concrete member, reinforcement corrosion’s influence on structure member and gives the introduction of the protection measures .

Keywords: concrete ; bond ; reinforcement corrosion ;review of non-destructive methods; protection measures

1.引言

混凝土结构发展于1850年左右，距今150多年。与木结构和砌体结构相比，其发展历史并不长，但发展极为迅速，目前已成为世界各国现代土木工程建设中占主导地位的结构，广泛应用于机场，码头，桥梁，隧道，工业与民用建筑等多个领域，成为世界上应用最广的建筑结构之一。据资料统计，我国每年耗费在钢筋混凝土结构的资金费用达到200亿以上。众所周知，钢筋和混凝土都是土木工程中重要的建筑材料，钢筋的抗拉和抗压强度强度都很高，破坏时表现出良好的变形能力；混凝土的抗压强度高而抗拉强度低，一般抗拉强度只有抗压强度的1/16到1/8，受拉破坏时具有明显的脆性性质，破坏前无前兆，因而素混凝土结构仅用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构，很少用作主要受力构件。如果将钢筋和混凝土这两种材料按照合理的方式有机的结合在一起共同工作，可以取长补短，充分发挥他们的材料特性。

一般在合理的设计、施工和使用条件下，钢筋和混凝土的构件性能均能得到充分发挥，满足其耐久性和安全性的要求。随着工程结构的日趋复杂，由于现场施工的不合理，外部环境和内部环境恶劣（碳化和氯化污染）等原因，混凝土中的钢筋锈蚀已成为威胁全世界混凝土结构耐久性的主要原因。埋于混凝土中的钢筋发生锈蚀后，引起材料力学性能恶化，混凝土保护层胀裂或者剥落，钢筋与混凝土粘结性能退化等问题。 本文针钢筋混凝土锈蚀问题，分析了钢筋与混凝土的工作原理，混凝土中钢筋锈蚀的特点，钢筋锈蚀量的无损检测方法，钢筋锈蚀对结构构件力学行为的影响以及钢筋锈蚀的防治。

图1 - 某桥钢筋锈蚀图

2.钢筋与混凝土的共同工作机理

2.1钢筋与混凝土的粘结作用与性质

钢筋混凝土结构，是以混凝土为主体，配以不同形式和强度的钢筋所组成的组合材料，两者互补，取长补短，在现代工程结构中得到了广泛的应用。二者的粘结作用是保证钢筋和混凝土能够共同工作的根本前提。若钢筋和混凝土不能良好地粘结在一起，二者就不能很好地协调变形；在大变形的情况下，钢筋就不能很好地锚固在混凝土中，从而产生相对滑移而破坏。

我们通过用两者界面上的粘结应力来反映钢筋与混凝土之间的粘结性能。当钢筋和混凝土之间存在相对变形（滑移）的趋势时，其界面上会产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种作用力称为粘结力，如图2所示。

图2 - 直接拔出实验应力分布图

2.2钢筋与混凝土粘结力的组成

通常认为钢筋与混凝土之间的粘结力由三部分构成：

(1)钢筋界面与混凝土之间的机械咬合力——对于光圆钢筋，机械咬合力主要来自于钢筋表面的凹凸不平，对带肋钢筋，机械咬合力主要来自于钢筋表面的横肋与混凝土之间的机械咬合。

(2)钢筋界面与混凝土之间的化学胶着力——水泥浆体在硬化前会对钢筋氧化层进行渗透、硬化过程伴随晶体的生长，化学胶着力一般较小，当混凝土与钢筋界面有相对滑动时便会消失。

(3)钢筋界面与混凝土之间的摩阻力——混凝土硬化会产生收缩，对钢筋产生径向的握裹力，在握裹力的作用下，当钢筋和混凝土之间有相对滑动或滑动趋势时，钢筋与混凝土之间产生摩阻力。

3.混凝土中钢筋锈蚀的特点

3.1钢筋锈蚀的机理

在正常的环境下，混凝土水化作用，氧化钙发生水化反应生成氢氧化钙，使混凝土中含

有大量的OH离子，其PH值一般可达到12.2 - 13.5，高碱性的环境会使钢筋的表面形成厚度约为20 - 100um的钝化膜。它是一层不渗透的牢固的粘附在钢筋表面的氧化物，能阻止金属阳极和电解质接触，使阳极的腐蚀电流变得极小，钢筋的腐蚀过程就难以进行，从而有效地防止了混凝土中钢筋的锈蚀。但是一旦钝化膜遭到破坏，且在存在水和氧气的情况下钢筋就会发生锈蚀。

由于混凝土中的碳及其他合金元素的偏析，混凝土中碱度的差异，氯离子浓度差异，混凝土裂缝处钢筋表面的氧气剧增形成氧浓度差异以及加工引起的钢材内部应力，都会使钢筋各部位的电极电位不同而形成局部电池，即在钢筋表面形成电位差。一旦钢筋表面的钝化膜发生破坏，在有水和氧的条件下，钢筋就会发生电化学反应。

实验研究表明，混凝土中钢筋锈蚀主要分为三个阶段：阶段1，从结构建成到钢筋表面钝化膜的破坏。阶段2，从钢筋开始锈蚀到混凝土保护层出现顺筋开裂。阶段3，钢筋加速锈蚀直至构件丧失承载能力。其中钢筋混凝土中钢筋锈蚀主要是电化学腐蚀，电化学反应的过程如下：

在阳极发生的反应：

FeFe22e

在阴极发生的反应：

2H2OO24e4OH

阳极、阴极反应生成的铁离子和氢氧根离子发生反应生成氢氧化亚铁：

Fe22OHFe(OH)2氢氧化亚铁与水中的氧气作用生成氢氧化铁：

4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3

钢筋表面上生成氢氧化铁，它下面的铁就进一步作为阳极促成锈蚀。

在长久的时间催化下，氢氧化铁会继续氧化生成红锈，一部分氧化不完全变成黑锈，在钢筋表面形成锈层。锈层的体积会发生膨胀，一般红锈的体积可以扩大为原来的3 - 4倍，黑锈的体积可以扩大为原来的2倍。铁锈体积的膨胀系数随着钢筋氧化程度的提高而增大，最大可以接近7倍。钢筋锈蚀产物的体积膨胀是导致钢筋混凝土出现顺筋裂缝的直接原因。膨胀时并对周围混凝土产生压力，将使混凝土沿钢筋方向开裂（一般叫做“顺筋开裂”、“先锈后裂”），进而使保护层成片脱落，而裂缝及保护层的脱落有进一步导致钢筋发生更剧烈的锈蚀。混凝土中钢筋锈蚀的电化学模型显示如下：

图3 - 钢筋锈蚀的电化学模型

混凝土中氯离子腐蚀钢筋的过程及原理：

(1) 破坏钝化膜，氯离子是一种极强的去钝化剂，一旦它渗入混凝土内部并与钢筋表面接触，便能吸附在局部的钝化膜处，迅速降低该处的PH值，开始破坏钢筋表面的钝化膜。

(2) 形成腐蚀电池，钝化膜发生破坏后，进一步发生电化学反应。在不均质混凝土中，常见的局部腐蚀对钢筋表面的钝化膜破坏发生在局部，使铁基体被暴露出来，与完好的钝化膜形成电位差，铁作为阳极受到腐蚀，大面积钝化膜区域作为阴极。腐蚀电池的作用结果会使得钢筋表面产生蚀坑，同时，由于大阴极对应于小阳极，蚀坑的发展变得十分迅速。

(3) 去极化作用，氯离子不仅促成钢筋表面的腐蚀电池的形成，而且加速了电池的作用。氯离子即时将阳极产物搬走，使阳极过程顺利进行，既起到搬运作用，但又并不被消耗掉。混凝土中的氯离子会周而复始的进行破坏作用。

(4) 导电作用，形成腐蚀电池的要素之一是存在离子通路，混凝土中氯离子的存在打通了离子通路，降低了阴阳两级之间的电阻，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了电化学腐蚀的过程。

3.2影响混凝土中钢筋锈蚀的重要因素

导致钢筋锈蚀和加速钢筋锈蚀速度的因素有很多，从大的方面来分析可以分成两类： (1)外因，对结构产生不良作用的周围的环境中的介质（固体、气体、液体），温度，湿度、冰冻等影响。

(2)内因，主要指混凝土本身的特性，例如混凝土的类别、渗透性、裂缝情况、内部碱度、外加剂的使用、保护层的厚度，混凝土的等级，浇筑质量等。

钢筋和混凝土的应力状态对钢筋的锈蚀也有不同程度的影响。工程调查研究发现，结构自身的某些状态对钢筋锈蚀的影响与人们习惯性的认识有一定的偏差，对于研究各种环境下对钢筋锈蚀的影响是必要的，以此采取不同的对策来提高结构的安全性和耐久性。 3.2.1 温度、湿度的影响

混凝土中水分越多，其导电性也会越强，因此空气中相对湿度越高意味着混凝土中的水分越多，钢筋的电化学腐蚀越快。对于混凝土中的钢筋来说，空气湿度达到50%到60%时就能使金属发生电化学腐蚀。钢筋发生电化学腐蚀的另外一个必要条件是钢筋表面的水膜中必须有氧气。水中溶解的氧气多，钢筋的锈蚀速度就快。但当氧浓度超过一定限度，钢筋表面也会因生成氧化铁薄膜而成钝化状态，其锈蚀速度减慢。在高密实性的混凝土（如水灰比小于0.5）中，即使空气的相对湿度大于80%到85%，锈蚀也非常缓慢。

综上所述，相对湿度对混凝土中钢筋的锈蚀有双重的作用：一方面影响混凝土中氧气的扩散速度，另一方面则影响混凝土中的导电率。故存在一个钢筋锈蚀速度最快的相对湿度。相对湿度不仅直接影响钢筋的电化学锈蚀速度，还影响混凝土的碳化速度，从而间接的影响钢筋的锈蚀。混凝土的湿度大，其自由水含量高，对空气的渗透性低，碳化慢，完全饱和的混凝土不可能碳化，但是完全干燥的混凝土一般也不会碳化。除了湿度条件外，混凝土的渗透性不仅影响混凝土的碳化速度，而且直接影响混凝土的含水量及有害物质侵入混凝土内部的数量与速度。因此渗透性高的混凝土更容易锈蚀，而密实的，高强度的混凝土，在同样的条件下，对钢筋具有更好的保护作用。

温度的影响，Arrhenius定律指出，温度每升高10摄氏度，反应约提高2到3倍，因此一般温度越高，锈蚀越快。 3.2.2 混凝土裂缝的影响

混凝土裂缝对钢筋锈蚀是一个比较直观的影响，但是关于混凝土结构裂缝对钢筋锈蚀产生的影响，目前仍存在两种不同的观点。一种观点认为裂缝的形成增加了腐蚀介质，水分和氧气的渗入，为钢筋的锈蚀提供了条件，加快了锈蚀的发展，人们的直觉认识和一些实验研

究支持这种观点。另一种观点认为，裂缝对钢筋锈蚀并不产生重要影响，因为开裂仅仅会加速锈蚀的产生，锈蚀取决于阴、阳两级之间的电阻和阴极的供氧程度，而氧气的供给是通过未开裂处混凝土的保护层的质量和渗透性，因此裂缝并不控制钢筋锈蚀的额外速度，它的作用仅仅是开启钢筋锈蚀进程，并使该处的钢筋活化，一些实验和工程证实了上述观点。

裂缝形成后对钢筋锈蚀的影响程度与环境条件密切有关，在露天和比较潮湿的条件下，锈蚀更加严重，而处于室内干燥的环境条件下，即使有裂缝，钢筋的锈蚀不易发展，不同的环境条件对钢筋的锈蚀影响不同。

3.2.3混凝土的保护层厚度和内部的密实度 研究认为，混凝土对钢筋的保护作用主要体现在两个方面，一是混凝土高碱性的环境使钢筋表面形成一层致密的钝化膜，二是保护层能隔绝外部的腐蚀介质，水分和氧气。第二种作用取决于混凝土的保护层厚度和密实度。而水灰比和后天的养护对混凝土密实度有重大影响。实验表明，随着水灰比的增大，混凝土的氧扩散系数及透氧量均明显增加，因此水灰比越大，钢筋的锈蚀程度越大。

混凝土保护层厚度也是一个影响钢筋锈蚀的重要因素，一般在处在相同的环境条件下，保护层越厚，保护层完全碳化的时间越长，钢筋的锈蚀程度越轻。 3.2.3其他因素

(1)混凝土液相PH的影响，研究证明，混凝土中钢筋的锈蚀与液相PH有密切关系，当PH>10时，钢筋的锈蚀速度很小，而当PH<4时，钢筋锈蚀速度明显加剧。钢筋的锈蚀起始于PH=11.8，即从PH=11.8开始，钢筋的钝化膜变得不稳定并逐步发生破坏，使钢筋开始锈蚀。由于混凝土碳化后PH降低，故钢筋锈蚀一般伴随着混凝土碳化的增加而增加。国内外的很多学者对此作了大量研究，我国相关研究所证明，钢筋的锈蚀与混凝土的抗碳化能力有明显的函数关系。

(2)混凝土中氯离子的含量，混凝土中氯离子对钢筋的影响极大。氯离子的存在是随其组成成分（水泥、沙、石料、外加剂）混入的，当混凝土硬化后，也会有一部分从缝隙中进入。许多学者认为，由组成成分带入的有限氯盐不会引起钢筋的锈蚀。因为这些有限的氯盐能与水泥中的铝酸盐结合生成难溶于水的氯铝酸盐和水化铁氯盐，而不会以游离的氯离子存在。由外界经混凝土缝隙渗入的氯盐比掺入的氯盐危害更大，因为掺入的氯盐仅有极少部分可与化合物反应生成难溶的化合物。当渗入到氯盐量达到混凝土重量的0.1%-0.2%时，即能引起钢筋的锈蚀。

4.钢筋锈蚀量的无损检测方法

混凝土及钢筋混凝土具有很多优点，原材料来源广泛易就地取材 ,抗压强度高 ,体积稳定性好，易于施工和现场造型、成本也较低。已成为世界上使用最广泛的建筑材料。然而 ,由于钢筋混凝土结构长期曝露于恶劣的环境中 ,外部腐蚀介质的影响往往会缩短结构的预期寿命 ,从而无法满足规范规定的耐久性要求。 实践证明钢筋混凝土结构因为耐久性问题影响正常使用而不得不进行加固和维修。在钢筋混凝土结构的耐久性问题中 ,现役结构的耐久性损伤检测是一个十分重要的问题 ,而混凝土中钢筋锈蚀量的检测尤为重要。及时发现并能够准确诊断混凝土中钢筋锈蚀量,是钢筋混凝土结构耐久性评定、剩余使用寿命预测和维修方案选择的重要前提，能够达到准确地掌握结构耐久性实际损伤程度的目的。没有可靠的钢筋锈蚀量数据就没法得到可靠的评估和预测结果。因此 ,研究可靠、准确、易于工程应用的混凝土中钢筋锈蚀的现场无损检测技术已经成为国内外学者的研究重点。

一般钢筋的锈蚀程度可以利用阳极电流密度、失重速率或截面损失速率、锈蚀深度等指

标表示，并且这些指标之间按照一定的规则可以进行相互换算。例如失重速率一般反映整体锈蚀程度状态的性能 ,截面损失率或锈蚀深度一般用于反映局部锈蚀状态。 目前，钢筋混凝土中钢筋锈蚀的无损检测方法主要分为电化学方法和物理方法两大类。

4.1电化学检测方法

电化学检测方法采用测定钢筋混凝土中腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋的锈蚀程度或锈蚀速度。目前发展的用于现场检测的电化学方法有自然电位法、交流阻抗法、线性极化法、恒电量法、电化学噪声法、混凝土电阻法等方法 ，许多工程使用的测试仪器也被巧妙使用。然而，电化学测试方法的主要缺点是天气条件干扰比较大 ,测得的指标单一 ,只能单点测量。 4.1.1 自然电位法

作为现在应用最为广泛的钢筋锈蚀检测方法，自然电位法是通过测定钢筋电极对参比电极的相对电位差来判断钢筋的锈蚀状况。

自然电位法具有设备简单、价格便宜、操作方便等优点，最主要是能够保证对混凝土中的钢筋锈蚀体系没有干扰。 缺点是只能定性的判断钢筋的锈蚀的可能性 ,不能应用于定量的测量，混凝土在处于干燥或表面有非导电性覆盖层时 ，不易形成回路。钢筋的电极电位受环境影响大 ,大气的相对湿度、水泥品种、水灰比、氯离子含量、碳化深度、保护层厚度等因素都会给测试结果带来一定的影响。 4.1.2 流阻抗谱法

流阻抗谱法是施加一个小的交流信号在锈蚀钢筋混凝土构件上 ,通过测量并对比输入与输出信号振幅及相位之间的关系来判断该电极体系的性质。交流阻抗谱法是一种暂态频谱分析技术 ，并且不会对锈蚀体系造成很大的影响。 它不仅可以确定出电极过程的各种电化学参数 ,而且可以确定出电化学反应的控制步骤。从具体的钢筋混凝土结构来看 ,它不仅仅反映了钢筋的电化学行为 ,同时也反映了混凝土材料的性质。流阻抗谱法缺点是测量时间较长 ,所需的仪器设备也较昂贵 ,对于低速率锈蚀体系需要的低频交流信号 ,测量有一定的困难，试验数据由于要进行频谱分析 ,比较繁杂，测量的阻抗谱与构件的几何尺寸有关 ,不适合现场测试。

4.1.3 线性极性法

线性极化法是Stern和 Geary于1957年提出并发展起来的一种快速而有效的锈蚀速度测试方法。它的理论依据是过电位很小时 (η<10mv ) ,过电位与极化电流呈线性关系。这种方法通过向测量区域施加一个小电流δI,测量由δI引起的电位变化δE,δE/δI称为极化电阻Rp ,极化电阻和锈蚀电流Icorr成反比 ,并有关系式Icorr= B / Rp,其中B是Ta fel常数 ,可由试验测定。因此当已知B和测定出Rp后就可以求得Icorr ,再根据法拉第定律可以将 Ico rr转换为钢筋的损失量。 4.1.4 保护环

一般线性极化法在测量过程中输入信号容易发生侧向扩散 ,传播发生衰减 ，为克服以上缺点，近几年保护环技术得到很大发展。保护环技术是一种限制技术 ,它通过一个外加的电极 ,限制输入的信号在控制的范围内传递 ,即限制了输入电流的侧向扩散和衰减。如图 4所示 ,构建在施加了保护环后 ,中央电极的输入信号不会像外围的附加电极信号那样扩散。在具体使用时 ,又分为电位保护环和电流保护环。 保护环技术在欧美已经在现场检测和重要构件的监测和重要构件的监测方面得到了广泛的应用。

图4 —保护环示意图

4.1.5电流阶跃法

电流阶跃法是通过分析钢筋混凝土中的钢筋在阶跃电流信号作用下的电压响应来确定钢筋的锈蚀状态。对于分析电流阶跃法测量结果，常采用多重串联阻窜单元来拟合所得测量结果。钢筋混凝土成分复杂，包括混凝土保护层、混凝土与钢筋界面几部分各自的电化学响应的综合反映。采用多重串联阻容单元拟合测量结果时 ,所得各个阻容单元很难赋予明确的物理意义 ,因而不能提高所得结果的准确度 ,并只能采用一些近似的方法来解释所得结果。因此 ,可采用改进后的电流阶跃法。

4.2物理检测方法

物理检测方法相对于化学检测方法，主要是通过测定与钢筋锈蚀一起的电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋的锈蚀状况。常用的物理检测方法有电阻棒法、涡流探测法、射线法、声发射探测法等 ，某些学者也使用红外线热成像法、基于磁场检测和分析的方法、超声波检测法、冲击回波法、来测定钢筋锈蚀量。 物理方法的优点是操作方便 ,易于现场的原位测试 ,受环境的影响较小。它的缺点是测定钢筋锈蚀状况时容易受到混凝土中其他损伤因素的干扰 ，不容易建立物理测定指标和钢筋锈蚀量之间的对应关系 ,所以物理检测的方法对钢筋的锈蚀程度一般只能提供定性的结论 ,而难以提供定量的分析。 4.2.1电阻棒法

电阻棒法通过测量钢筋锈蚀引起的钢筋截面积和表面状态发生变化导致的钢筋电阴值变化 ,利用导电原理推算钢筋的剩余截面积。但在测量电阻值时,温度、湿度等环境因素的影响也较为明显。 4.2.1射线法

射线法通过拍摄混凝土中钢筋的X射线或γ射线照片 ,直接观察钢筋的锈蚀情况。射线法一般只适合做定性的分析 ,难以定量分析钢筋的锈蚀量。同时，射线对身体有损害，在使用时工作人员必须配备特殊的防护服，因此射线法的使用往往受到了限制。 4.2.3声发射探测法

声发射探测法一般用来探测混凝土中的裂缝损伤 ,它是利用传感器接收钢筋锈蚀引起周围混凝土开裂释放的应力波 ,确定钢筋发生锈蚀膨胀的确切位置。声发射法对于探测锈蚀初期 ,还未形成锈蚀膨胀裂缝的构件的损伤很有帮助。 4.2.4红外热像法

红外检测是60年代发展起来的一种非接触无损检测技术 ,现已广泛应用于检测混凝土的蜂窝、测定混凝土中钢筋的位置。红外热像法的原理主要是利用钢筋锈蚀改变了其表面的成分和结构 ,辐射出的红外线能量变化。

红外热像法首先利用电磁感应方法加热钢筋 ,由于钢筋和锈蚀物的电阻不同 ,加热恒定的时间两者升高的温度也不同; 然后利用红外热像仪对其呈像 ,分析温差 ,从而得到钢筋的锈蚀深度。利用外部热源对构件加热 ,通过热传导分析确定锈蚀的深度 ,并用热力场有限元分析与试验结果进行了对比 ,证明了这种方法的可行性。 和上述的几种方法比较 ,红外热像法的优点是可以避开混凝土中其它损伤的影响。 4.2.5基于磁场的检测方法

基于磁场的检测钢筋锈蚀损伤的方法主要是利用钢筋的铁磁属性 ,通过探测钢筋缺陷引起外加磁场扰动状况确定钢筋损伤程度。

5.钢筋锈蚀对混凝土构件力学行为的影响

混凝土内钢筋钝化膜一旦遭到破坏,钢筋表面存在电化学反应和离子扩散需要的水分和氧气时,混凝土内钢筋即发生锈烛。故钢筋混凝土结构在服役过程中钢筋锈蚀不可避免。1991年,在法国召开的“第二届混凝土耐久性会议”上,P. K. Mehta教授在题为《混凝土耐久性一一五十年进展》的报告中指出:钢筋诱烛是当今混凝土结构破坏的主要原因之一。因此近年来世界范围内关于混凝土中钢筋锈蚀的问题研究也在日益突破，己针对锈烛钢筋混凝土构件做了大量的试验研究和工程调查工作。钢筋的锈烛,首先引起混凝土构件内部钢筋混凝土材料的物理和化学作用的变化,主要有: (1) 锈蚀能够减少钢筋有效截面面积,力学性能随其发生变化。

(2) 锈蚀产物会产生体积膨胀，因此对钢筋周围混凝土挤压产生环向拉应力,当环向拉应力达到混凝土抗拉强度时,钢筋与混凝土交界面处产生沿钢筋的径向裂缝,随锈烛加剧,径向裂缝发展至混凝土表面,直至混凝土保护层开裂或保护层剥落。

(3) 锈蚀降低钢筋和混凝土间粘结性能,严重时影响钢筋与混凝土的共同工作,导致混凝土构件材料强度不能充分发挥。

锈烛钢筋混凝土材料在物理和化学性质的变化,将最终影响混凝土构件的力学行为。概括起来,钢筋锈蚀对混凝土构件力学行为的影响主要体现为三个方面：

(1)破坏模式转变：钢筋锈蚀改变受力过程中混凝土构件的破坏机理,构件最终因破坏控制因素的改变而发生破坏模式转变。

(2)承载能力下降：锈蚀使构件产生安全隐患,构件因不能继续承载而提前退出工作,构件最终未能达到设计服役年限。

(3)延性降低：构件由破坏过程明显的延性破坏转变为破坏过程不明显的脆性破坏。 钢筋锈烛对混凝土构件力学行为的影响如图—5所示：

图—5钢筋锈蚀对混凝土构件力学行为的影响

6.钢筋锈蚀的防治措施

通过分析钢筋锈蚀产生的原因，以保证混凝土的高碱度和防止有害离子的入侵作为预防钢筋锈蚀的基本出发点，同时提高混凝土自身的防护能力，但在特别恶劣的腐蚀环境下，还应采取特别措施。

(1)提高混凝土自身的防护能力。通过施工技术提高混凝土的密实度，降低有害离子入侵和减缓碱度损失。施工时选用优质材料，严格把控材料质量、水灰比、水泥用量、外加剂的种类及掺量、混凝土振捣养护等关键工序，确保混凝土的密实度，必要时可采取适当增加保护层厚度。特别注意，混凝土中含有氯盐类外加剂的应用应慎重，禁止使用氯盐的结构，应限制使用。

(2)表面涂隔离层。这种方法能够提高混凝土的防水性及耐久性，隔离腐蚀环境可延缓碳化速度，起到保护混凝土的作用。施工时，要先清除混凝土表面附着物，用水冲洗后令其充分干燥，在构件外表涂抹砂浆或绝缘层，如沥青漆、环养树脂涂料等进行防腐。

(3)选用特种钢筋。受力钢筋进行加工处理，如在混凝土中使用耐腐蚀钢筋、镀锌钢筋和环氧涂层钢筋，能有效地隔离渗入混凝土内的有害离子与钢筋接触，从而保护钢筋不被锈蚀。

(4)钢筋阻锈剂。在混凝土中加入钢筋阻锈剂，阻止有害离子对钢筋造成锈蚀或减缓其锈蚀速度。

7.结束语

混凝土中钢筋锈蚀是研究混凝土结构耐久性、进行结构服役寿命预测最关键的问题。本文分针对混凝土中的钢筋锈蚀问题分析了钢筋与混凝土的工作原理，得出了钢筋与混凝土混凝土粘结的作用和性质，钢筋与混凝土粘结力的组成；分析的钢筋锈蚀的特点，得出了钢筋锈蚀的机理和影响钢筋锈蚀的重要因素；分析钢筋锈蚀量的无损检测方法，钢筋锈蚀对结构构件力学行为的影响以及钢筋锈蚀的防治。

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