受腐蝕鋼筋混凝土耐久性能的淺析

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1、受腐蝕鋼筋混凝土耐久性能淺析克拉瑪依市友邦房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司毛秦吳繼平[摘要]隨著科學(xué)的進(jìn)步和社會的發(fā)展，一些早期建筑物受自然老化和環(huán)境污染的影響，其鋼筋混凝土的抗彎、抗剪、粘接、抗荷載性等對建筑物耐久性能都受到不同程度的影響，從而破壞了建筑的使用壽命。[關(guān)鍵詞]腐蝕鋼筋混凝土、抗彎性能、抗剪性能、粘接性能、荷載性能[引言]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。一、鋼筋的腐蝕過程是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過程混凝土孔隙中的

2、水分通常以飽和的氫氧化鈣溶液形式存在，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(qiáng)堿性的環(huán)境中，鋼筋表面形成鈍化膜，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，鋼筋基本上也能不發(fā)生腐蝕。但是，當(dāng)由于各種原因，鋼筋表面的鈍化膜受到破壞，成為活化態(tài)時(shí)，鋼筋就容易腐蝕。二、受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件的抗彎性能　　鋼筋腐蝕通常會改變正常配筋混凝土梁的破壞類型，完好梁一般為彎曲破壞，而受腐蝕梁很多情況下為剪切破壞。受腐蝕梁在鋼筋屈服前，受力裂縫不明顯，裂縫高度很低，一旦

3、出現(xiàn)高度較高的明顯的受力裂縫，這時(shí)鋼筋已經(jīng)屈服，構(gòu)件即將破壞。有試驗(yàn)表明，鋼筋腐蝕后，當(dāng)壓區(qū)腐蝕縱向裂縫寬度大于2mm時(shí)，在鋼筋剛剛屈服的上部混凝土?xí)霈F(xiàn)被壓碎的現(xiàn)象，破壞形態(tài)處于超筋梁和適筋梁的界限破壞狀態(tài)。而當(dāng)受拉鋼筋腐蝕量大到一定程度時(shí)，構(gòu)件會由適筋梁變?yōu)樯俳盍?。不管是出現(xiàn)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(qiáng)度和剛度都在下降。鋼筋腐蝕還增加了鋼筋混凝土梁在使用荷載下的撓度和裂縫寬度。三、受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件的抗剪性

4、能　　由于混凝土構(gòu)件中箍筋位于縱筋外邊，其保護(hù)層總是比縱筋小，因此一般箍筋首先腐蝕，其腐蝕程度往往比縱筋嚴(yán)重，特別是在箍筋與縱筋交接處。而箍筋不僅直接影響鋼筋混凝土構(gòu)件的抗剪性能，而且受腐蝕的箍筋不能有效地約束混凝土，從而對構(gòu)件的承載力有間接影響。　　目前，對受腐蝕混凝土構(gòu)件斜截面的研究并不多見。箍筋的局部腐蝕與梁的損傷有很大關(guān)系，因而影響承載能力。對暴露鋼筋的混凝土梁的剪切強(qiáng)度進(jìn)行了研究。四、受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋和混凝土的粘結(jié)性能　　受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件性能劣化的一個(gè)主要原因就是粘結(jié)性能的退化。有些環(huán)境下

5、鋼筋的腐蝕不是均勻腐蝕，而是局部腐蝕，對鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能影響更大?！　O限粘結(jié)強(qiáng)度在鋼筋腐蝕達(dá)到某一個(gè)程度之前有所增加，但隨著腐蝕進(jìn)一步增加，極限粘結(jié)強(qiáng)度不斷降低直到可以忽略不計(jì)。在模擬鋼筋表面相對均勻腐蝕的梁試驗(yàn)中，極限粘結(jié)強(qiáng)度也在鋼筋腐蝕達(dá)到某一個(gè)程度之前有所增加，而后隨著腐蝕量的增加而降低，但降低得非常緩慢。兩種試驗(yàn)都顯示自由端的滑移值隨著縱向裂縫的開展而迅速降低，表明鋼筋約束突然喪失，標(biāo)志著粘結(jié)破壞發(fā)生的臨界滑移量受鋼筋表面狀況和約束程度的極大影響。　　極限粘結(jié)強(qiáng)度在鋼筋腐蝕初期的增加，可以解釋為腐

6、蝕所引起的體積膨脹使鋼筋和混凝土之間的握裹力增加，從而使鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力不但沒有下降反而有所上升。然而，在鋼筋腐蝕后期開裂階段隨著腐蝕量的增加，特別是在局部腐蝕情況下，粘結(jié)性能將會受到鋼筋肋嚴(yán)重退化、鋼筋表面片狀腐蝕、金屬滑移及縱向裂縫加寬造成混凝土約束作用降低等因素的影響，從而降低?！　≌辰Y(jié)性能退化的機(jī)理是：1、鋼筋的腐蝕產(chǎn)物是一層結(jié)構(gòu)疏松的氧化物，在鋼筋與混凝土之間形成一層疏松隔離層，明顯地改變了鋼筋與混凝土的接觸表面，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘接作用。2、鋼筋的腐蝕產(chǎn)物比被腐蝕的鋼材占據(jù)更大的體積

7、，從而對包圍在鋼筋周圍的混凝土產(chǎn)生徑向膨脹力，當(dāng)徑向膨脹力達(dá)到一定程度時(shí)，會引起混凝土開裂?；炷灵_裂導(dǎo)致混凝土對鋼筋的約束作用減弱?；炷灵_裂時(shí)的鋼筋腐蝕量與鋼筋直徑、保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度、鋼筋種類和鋼筋位置等因素有關(guān)。3、變形鋼筋腐蝕后，鋼筋變形肋將逐漸退化。在腐蝕較嚴(yán)重的情況下，變形肋與混凝土之間的機(jī)械咬和作用基本消失。五、受腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下的性能　　鋼筋混凝土構(gòu)件實(shí)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(shí)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)

8、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(qiáng)度或剛度損失影響鋼筋混凝土構(gòu)件的適用性?！　☆A(yù)先加載水平高的試件比預(yù)先加載水平低的試件對腐蝕發(fā)展的影響大。但在腐蝕初始階段影響不明顯，在后期階段才變得顯著。其原因是，腐蝕發(fā)生后的初始階段，由預(yù)先加載產(chǎn)生的混凝土的微裂縫可能由于腐蝕產(chǎn)物的填充作用減小甚至閉合，