【正文】 。而混凝土工程質(zhì)量不佳，則防護(hù)措施也難以奏效。 (2)對(duì)于特別重要的結(jié)構(gòu)物或處于嚴(yán)重侵蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物或已有損傷的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)提出使用期內(nèi)需要定期檢測(cè)的內(nèi)容和要求，如不均勻沉降的速率和傾斜的趨勢(shì)，裂縫開裂和構(gòu)件變形程度等。 避免在混凝土施工中過分搶修工期，監(jiān)督混凝土施工中制定的各項(xiàng)技術(shù)措施，必須嚴(yán)格執(zhí)行 ，做好技術(shù)交底工作，選派有同類工程施工經(jīng)驗(yàn)、組織管理能力強(qiáng)、技術(shù)過硬的工程管理、工程技術(shù)人員組成項(xiàng)目管理班子，建立完善的技術(shù)崗位責(zé)任制，確保各項(xiàng)技術(shù)管理工作的 落實(shí) 。從另一個(gè)角度講，海砂也是可利用資源，日本即是成功開發(fā)利用海砂的國家之一，主要是同時(shí)采取防氯離子腐蝕的技術(shù)措施(如摻加 鋼筋 阻銹劑等 )?？沽蛩猁}水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礬土水泥、礦渣硅酸鹽水泥等對(duì)不同的腐蝕介質(zhì)具有不同的抗腐蝕性能。選擇合適的混凝土抗?jié)B等級(jí)和抗凍等級(jí)。因此，《結(jié)構(gòu)規(guī)范》根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類 別和構(gòu)件受力特征，規(guī)定了裂縫控制等級(jí)和最大裂縫寬度限值（ 12） 大體積混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之差，不得超過 25176。（ 10）不宜將與混凝土起化學(xué)作用或與鋼筋起電解作用的設(shè)備套管等預(yù)埋入結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi) 。在已澆筑的砼強(qiáng)度未達(dá)到 ，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。在澆筑與拄和墻連成整體的梁和板時(shí)，應(yīng)在拄和墻澆筑完畢后停歇1h～ ，使混凝土獲得初步沉實(shí)后，再繼續(xù)澆筑，以防止接縫出現(xiàn)裂縫。（ 3）應(yīng)注意防止混凝土的分層離析，混凝土拌合 物 運(yùn)至澆筑地后，應(yīng)立即入模， 嚴(yán)禁任意加水， 進(jìn)行澆筑混凝土的高度不得超過 2m，否則應(yīng)采用串筒、斜槽、溜槽等下料 。如港口碼頭，燈塔、海島高腳屋等；第五類環(huán)境類別為：受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。對(duì)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境劃分類別可使設(shè)計(jì)者針對(duì)不同的環(huán)境采用相應(yīng)的對(duì)策。 在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。鋼筋混凝土工程施工質(zhì)量的重要性是不言而喻的，已有工程的實(shí)踐 表明，鋼筋過早的出現(xiàn)銹蝕破壞，大多與混凝土質(zhì)量欠佳有關(guān)。若保護(hù)層過薄，一影響了鋼筋與混凝土的 錨固，致使兩者粘結(jié)力不足，二對(duì)鋼筋的防銹不利，當(dāng)空氣中的有害 介質(zhì)進(jìn)入到混凝 24 土中，會(huì)對(duì)鋼筋直接產(chǎn)生銹蝕作用，影響構(gòu)件的耐久性， 最常見的就是板底露筋 ， 或是雖不露筋，但交付后不久，鋼筋就產(chǎn)生銹蝕，板底面出現(xiàn)銹跡，又要進(jìn)行處理修補(bǔ)。 保證鋼筋 有足夠的 保護(hù)層厚度 鋼筋的混凝土保護(hù)層的作用不容忽視，鋼筋的 混凝土保護(hù)層 可以阻止外界腐蝕性介質(zhì)的滲入，對(duì)鋼筋的受力性能、 結(jié)構(gòu) 耐久性具有很大的影響，關(guān)系到建筑物的安全和使用壽命。銹蝕產(chǎn)物對(duì)周圍包裹的混凝土產(chǎn)生徑向銹脹力，當(dāng)銹脹力增大到一定程度時(shí)，就會(huì)引起混凝土發(fā)生順筋裂縫，使混凝土與鋼筋間的相互 作用減弱，裂縫進(jìn)一步展開導(dǎo)致保護(hù)層脫落，嚴(yán)重降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，繼而造成混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。 23 4 提高結(jié)構(gòu)耐久性以及預(yù)防鋼筋銹蝕的措施 大量的調(diào)查研究表明，鋼筋銹蝕是混凝土破 壞中最普遍且危害最大的一種。氯離子滲透是混凝土中鋼筋銹蝕的直接原因，混凝土施工 質(zhì)量差是混凝土中鋼筋銹蝕的主要原因，設(shè)計(jì)中護(hù)欄結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面尺寸過小和保護(hù)層厚度是混凝土中鋼筋銹蝕的重 22 要原因。對(duì)于鋼筋銹蝕， 《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定：對(duì)于自然環(huán)境 中的銹蝕問題，主要用混凝土保護(hù)層來保證構(gòu)件的耐久性，對(duì)于特殊工業(yè)環(huán)境或強(qiáng)腐蝕性環(huán)境的銹蝕問題，可以考慮表面防護(hù)措施來處理。 ④其他因素 溫度和濕度對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕也有一定的影響。氯離子擴(kuò)散到鋼筋表面的時(shí)間與混凝土保護(hù)層厚度是成正比的。護(hù)欄工程由多家施工單 21 位分別施工，質(zhì)量不盡一致。 （ 2）影響銹蝕破壞的因素 ① 環(huán)境條件 氯離子滲透是混凝土鋼筋銹蝕的直接原因。所檢測(cè)的蓋板底部全部出現(xiàn)順筋開裂，由此可見，混凝土保護(hù)層的厚度與裂縫的類型及產(chǎn)生有著直接的關(guān)系。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，構(gòu)件表面出現(xiàn)不同程度的溢銹、保護(hù)層順筋脫落、角部剝落 和整層剝落等銹蝕破 壞形態(tài) 。有的小柱混凝土保護(hù)層甚至全部剝落，僅剩銹蝕的鋼筋。 護(hù)欄結(jié)構(gòu)包括南北兩部分，長(zhǎng)度分別是 6660m，各包括 3330 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元長(zhǎng) 2m，高 ，南側(cè)護(hù) 欄由橫梁、大柱和小柱組成，北側(cè)護(hù)欄由橫梁、高柱、低柱及曲梁組成。鋼筋銹蝕不 僅僅影響到鋼筋本身的力學(xué)性能變化，而且還影響到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的好壞和壽命的長(zhǎng)短，如果能有效地減少鋼筋銹蝕程度，不僅可以提高結(jié)構(gòu)的使用壽命，而且還為國家節(jié)約大量的財(cái)力和資源等。銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹使 鋼筋外圍混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，當(dāng)環(huán)向拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在鋼筋與混凝土界面處將出現(xiàn)內(nèi)部徑向裂縫，隨著鋼筋銹蝕的進(jìn)一步加劇，鋼筋銹蝕量的增加，徑向內(nèi)裂縫向混凝土表面發(fā)展，直到混凝土保護(hù)層開裂產(chǎn)生順鋼筋方向的銹脹裂縫甚至保護(hù)層剝落，而裂縫及保護(hù)層的剝落又會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致更劇烈的腐蝕，改變結(jié)構(gòu)受狀態(tài)和降低結(jié)構(gòu)的耐久性，嚴(yán)重影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。鋼筋與混凝土間銹蝕層的潤(rùn)滑作用，鋼筋表面橫肋的銹損、混凝土保護(hù)層的開裂或剝落都會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土粘結(jié)錨固性能降低甚至完全喪失，最終影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性 。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明，銹蝕鋼筋混凝土主梁抗彎承載力試驗(yàn)值小于只考慮銹蝕后鋼筋截面積減小，屈服強(qiáng)度降低計(jì)算得到的抗彎承載力值，說明鋼筋和混凝土的黏結(jié)強(qiáng)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。（ 2）鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)接近，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩者之間不會(huì)產(chǎn)生過大的相對(duì) 17 變形導(dǎo)致它們之間的粘結(jié)力破壞。由于銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件問題十分復(fù)雜，現(xiàn)在的研究成果還不完善，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工程的需要。有 6 輛車下落不明，橋面直插江底，橋面斷裂處露出一根根被折斷的鋼筋。 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(shí)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 16 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。鋼筋腐蝕后的力學(xué)性能，國內(nèi)外已有較多的研究。 降低 鋼筋的延伸率 鋼筋銹蝕后，其伸長(zhǎng)率降低程度遠(yuǎn)大于最大截面面積的損失率。在正常工藝制度和化學(xué)成分范圍內(nèi)生產(chǎn)的熱軋鋼筋都有明顯的屈服強(qiáng)度和一定長(zhǎng)度的屈服臺(tái)階，并且極限強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度之比一般在 以上。如此周而復(fù)始，直到突然斷裂。世界上曾發(fā)生過 此類事故，如 鋼筋 混凝土橋梁突然倒塌，建筑物突然斷裂等。應(yīng)該說明的是，從 鋼筋 銹蝕、混凝土順 鋼筋 開裂到構(gòu)件破壞，是一個(gè)復(fù)雜的演變過程，不僅取決于 鋼筋 銹蝕的發(fā)展 速度，也取決于構(gòu)件的承載能力及鋼筋 的受力狀態(tài)等。 當(dāng) “ 握裹力 ” 喪失到一定限度時(shí)，局部或整體失效便會(huì)發(fā)生。由此引出兩個(gè)重要觀念：一是要阻止 鋼筋 生銹， 二是 鋼筋 銹蝕一旦發(fā)生或初見混凝土順 鋼筋 開裂時(shí)，就立即采取防護(hù)措 施。欲使混凝土不發(fā)生順 鋼筋 開裂，提高結(jié)構(gòu)物的耐久性，其著眼點(diǎn)就是要最大限度地阻止 鋼筋 生銹，而不應(yīng)立足于銹蝕發(fā)生后再采取補(bǔ)救措施。 鋼筋 銹蝕破壞的主要破壞特征可歸納為： (1)混凝土順 鋼筋 開 裂 混凝土具有較好的抗壓性能，但其抗折、抗裂性差，尤其 鋼筋 表面混凝土缺乏足夠的厚度時(shí) ， 鋼筋 銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹，足以使 鋼筋 表面發(fā)生混凝土順鋼筋 開裂。 （ 4） 裂縫擴(kuò)展階段 當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子大于臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子時(shí)，混凝土初始裂紋尖端擴(kuò)展，裂縫漸發(fā)展，混凝土保護(hù)層沿著銹蝕鋼筋形成裂縫。 鑒于摻加氯鹽對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)影響的嚴(yán)重性，規(guī)范規(guī)定一般鋼筋混凝土中氯化物摻量不得超過水泥重量的百分之一。國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)過多起因加氯鹽過量而引起的嚴(yán)重腐蝕事故， 例如北京工人體育場(chǎng) 于 1958 年 10 月底開始 施工， 1959 年四月初結(jié)構(gòu)完成。（ 2）混凝土中存在的氯離子會(huì)破壞鋼筋表面的鈍 化膜，使局部活化，形成陰極區(qū)，并能使鋼筋表面局部酸化，加速鋼筋腐蝕。對(duì)現(xiàn)有的房屋建筑結(jié)構(gòu) ,如砼質(zhì)量不良 ,可在構(gòu)件外表面涂抹絕緣層如瀝青漆 ,環(huán)氧樹脂涂料等 ,進(jìn)行防護(hù) 。特別是 當(dāng)鋼筋混凝土工作的環(huán)境條件較差時(shí)，如地下室、地下溝道、交 12 通隧道、城市地鐵等，混凝土施工質(zhì)量不合格對(duì)鋼筋銹蝕的影響將更為明顯。 混凝土 施工質(zhì)量不合要求 混凝土 施工過程是確保混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要環(huán)節(jié)，正確合理 的拌制、澆筑、震搗、養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性十分有利。鋼筋銹產(chǎn)生的鐵銹，體積比鐵增加二到四倍，保護(hù)層會(huì)被擠裂，使空氣中的水分更易進(jìn)入，促使銹蝕加快發(fā)展。 混凝土的碳化 混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式，它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)過程。 3） 對(duì)于墻保護(hù)層來說，主要表現(xiàn)為根部主筋位移保護(hù)層不準(zhǔn) 不足 、墊塊太少、模板施工中墻面墊塊破壞、剪力墻綁扎中墻拉筋收縮了墻的有效截面。 二是混凝土為鋼筋提供的是一個(gè)高堿度的環(huán)境，能使鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，使鋼筋相對(duì)于中性與酸性環(huán)境下更不 易發(fā)生腐蝕。 根據(jù) 電化 學(xué) 腐蝕 原理，混凝土中鋼筋銹蝕的發(fā)生必須具備以下三個(gè)條件 1） 在鋼筋表面存在電位差，構(gòu)成腐蝕電池 2） 鋼筋表面的鈍化膜破壞，處于活化狀態(tài) 3） 在鋼筋表面有腐蝕反應(yīng)所需的水和溶解氧 由于鋼筋含有雜質(zhì)及鋼筋成分的不均勻性、周圍混凝土提供的化學(xué)物理環(huán)境的不均勻性，都會(huì)使 鋼筋各部位的電極電位不同形成腐蝕電池，空氣中氧氣和水分很容易通過混凝土中貫通的空隙與微裂縫進(jìn)入到鋼筋表面，提供銹蝕反應(yīng)所需的氧和水。 未被腐蝕的混凝土對(duì)其內(nèi)部的鋼筋具有良好的保護(hù)作用，這是因?yàn)榛炷脸蕪?qiáng)堿性，在強(qiáng)堿性環(huán)境中，鋼筋表面形成一層致密的氧化 膜，使鋼筋處于鈍化狀態(tài)不被腐蝕。④混凝土由于膨脹性腐蝕和鋼筋銹蝕而產(chǎn)生裂縫 ,這些裂縫又成為侵蝕介質(zhì)的通道 ,從而進(jìn)一步加劇了鋼筋的銹蝕。這種小陽極、大陰極的銹蝕電池促成了所謂的小孔銹蝕，即坑蝕現(xiàn)象。這說明，鋼筋鈍化層表面附近已被局部酸化。主要來源包 括有意加入的氯化物速凝劑、早強(qiáng)劑及抗凍劑，如 ,氯化鈉，等；用海水進(jìn)行混凝土攪拌時(shí)進(jìn)入的海鹽等；以未經(jīng)清洗或未經(jīng)充分清洗的海撈砂作骨料，隨砂帶入的海鹽；冬季為化學(xué)除冰而在路上噴灑的粗鹽。然而隨著微孔中 Ca(OH)2 的消耗和生成的在水溶液中的沉淀，微孔水溶液的 pH 值會(huì)明顯降低。因此鋼筋表面不容易發(fā)生銹蝕。 （ 1） 碳化引起鋼筋銹蝕 混凝 土的微孔內(nèi)含有可溶性的鈣、鉀、鈉等堿金屬和堿金屬的氧化物?？梢婁摻钿P蝕是影響混凝土上結(jié)構(gòu)耐久性的最主要因素。 我國工業(yè)與民用建筑中，因鋼筋銹蝕而引起的混凝土結(jié)構(gòu)失效問題 也 非常嚴(yán)重，如青島一座大樓僅使用 3 年而因樓蓋鋼筋嚴(yán)重銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效， 16 層樓蓋全部拆除 。 “鋼筋腐蝕”排在影響混凝土耐久性因素的首位。 6 2 混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋銹蝕 損傷 鋼筋銹蝕研究的重要性 混凝土材料以其較強(qiáng)的適應(yīng)性和低廉的造價(jià)而成為土木工程中不可缺少的材料。 最后，具有材料學(xué)科與結(jié)構(gòu)工程學(xué)科相統(tǒng)一的特點(diǎn)。因此，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，具有極其重要的意義。我國存在著廣泛的腐蝕環(huán)境， 北方地區(qū)使用化冰鹽有增無減，而橋梁道路卻未采取應(yīng)有 4 的防護(hù)措施 (甚至 “ 規(guī)范 ” 中無防 鹽腐蝕要求 )；我國海岸線很長(zhǎng)，而大規(guī)模的基本建設(shè)大都集中于沿海地區(qū)，以往的海港碼頭等工程，多數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命要求；特別是沿海一帶河砂已呈短缺現(xiàn)象，濫用海砂則其害無窮 ；我國還有廣泛的鹽堿地 (石油基地 )，其腐蝕條件更為苛刻；特別應(yīng)該指出的是，我國工業(yè)環(huán)境中的建筑物，其 鋼筋 銹蝕破壞十分普遍與嚴(yán)重，有調(diào)查報(bào)告表明，大多數(shù)工業(yè)建筑達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命的年限，目前正在進(jìn)入大規(guī)模修復(fù)的時(shí)期。而來自海洋環(huán)境和使用 “防冰鹽 ”中 的氯鹽，又是造成 鋼筋 銹蝕的主要原因。 不僅中國如此，國外也是如此，僅就橋梁而言， 1998 年由美國國家材料顧問委員會(huì)提報(bào)生稱約有 萬座鋼筋混凝土橋腐蝕破壞，而且每年還將增加 萬座， 40%承載力不足需要修復(fù)加固處理，僅混凝土橋梁每年修復(fù)費(fèi)用高達(dá) 1550億美元。如圖 、圖 上海高陽大樓輔助建筑耐久性損傷，混凝土嚴(yán)重 碳化，主筋不同程度銹蝕、箍筋銹斷，引起脹裂和 混凝土保護(hù)層剝落等問題。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的必要性 世界上一般國家的基本建設(shè)大體上都可分為三個(gè)階段：第一階段為大規(guī)模新建，第二 階段為新建與維修改造并重，第三階段為重點(diǎn)轉(zhuǎn)向舊建筑物的