鋼筋腐蝕對鋼筋砼結構的影響及防治

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，通過實踐經驗提出了一些修補和防治措施。

關鍵詞：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構材料。由于熱傳導性差，鋼筋在砼的包裹下不能和火直接接觸，增強了結構的耐火性；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力，使鋼筋混凝土構件在工程方面得到了很廣泛的應用。但是，在某些特定的情況下，鋼筋仍受到腐蝕，造成結構破壞，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

砼密實度不良和構件上產生的裂縫，往往是造成鋼筋腐蝕的很重要原因。尤其是當水泥量偏小，水灰比不當和振搗不良或在砼澆筑中產生露筋、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。從調查資料表明，砼的碳化深度和砼密實度有很大關系。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構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、介質的侵入造成鋼筋腐蝕。當侵蝕性氣體、介質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 與環境濕度密切相關。砼的碳化和鋼筋環境濕度有直接關系。在十分潮濕的環境中，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，砼鋼筋銹蝕發展很快。由于環境濕度往往隨氣候和生產情況而變化，因而砼也隨之而碳化，鋼筋會腐蝕。

1.2 砼內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，并使鋼筋表面局部酸化，從而加速腐蝕。

1.2.2 水泥和氯化鈣結合生成水化物，若硬化結晶形成，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，同時會增加砼的導電性。

1.3 高強鋼筋中壓力腐蝕

高強鋼筋中出現微裂縫，并不斷發展，直到破壞其方向垂直于主拉應力。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，因為它沒有任何預兆就發生突然破壞。

1.4 由于雜散電流導致鋼筋腐蝕

工業用電中的直流電，當它滲漏到地下鋼筋砼結構中時，電流流入處相當于陰極區，電流流出處相當于陽極區，會造成鋼筋的腐蝕，此種腐蝕一般不會產生嚴重現象。

2 鋼筋腐蝕對結構的危害

在鋼筋砼結構中，鋼筋受到周圍砼的保護，一般不腐蝕。但當保護層破壞或保護層不足使，鋼筋在一定條件下將產生腐蝕，建（構）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，尤其是高強預應力鋼筋，表面積大、截面小、應力高，一旦發生腐蝕，危險性更大，嚴重會導致構件破壞的危險。

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，從而降低結構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力，影響鋼筋與砼共同工作性能。

例如，某鋼筋砼軌枕廠投產5年后，由于梁的垂直拼縫內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，導致鋼絲束經受嚴重腐蝕，21m跨的預應力組合屋面梁斷裂。經檢驗，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 如何發現鋼筋砼結構內鋼筋腐蝕

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發絲裂縫，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防措施

鋼筋砼結構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生的原因而采取的。

a 施工中嚴格按照施工規范要求，保證砼的密實度。嚴格把好材料、水灰比、水泥用量、振搗和養護等關鍵工序。在有嚴重的侵蝕性介質處應適當增加保護層的厚度。

b 對于室內有侵蝕性氣體、粉塵等介質，或相對濕度較大時，應從生產工藝和建筑結構著手，減輕外界的侵蝕條件。

如減少蒸汽、有害氣體、粉塵在結構空間的逸散，加強通風等，對處于化學侵蝕性條件下的砼必須設置防護層等。

c 澆筑鋼筋砼結構應嚴格按施工規范控制氯鹽的使用量，對禁止使用氯鹽的結構絕不使用。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。如環氧樹脂和鍍鋅的措施。

5 鋼筋腐蝕的修補

進行現場檢查，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，可采用在構件外表面涂抹砂漿或涂抹絕緣層，如瀝青漆、過氯乙烯漆、環氧樹脂涂料等進行防腐。

5.2 鋼筋腐蝕嚴重時

當鋼筋銹蝕嚴重，鋼筋銹蝕插上的裂縫和保護層削落較多時，應對結構認真檢查和修補。

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，保證原砼和新砼結合完好。如果砼有油污，應用丙酮清洗。腐蝕的鋼筋應徹底清除鐵銹。對于鋼筋腐蝕嚴重，減少鋼筋有效面積的，應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，并有良好的養護措施。