鋼筋混凝土結構裂縫與鋼筋銹蝕的影響

雷 皓 高 剛

（中鐵建電氣化局集團西安電氣化制品有限公司，陜西 西安 710000）

在眾多因素影響混凝土結構的耐久性，混凝土結構的開裂引起的鋼腐蝕是鋼筋混凝土結構耐久性失效的重要原因。

混凝土結構施工期間，在環境中有害介質侵入混凝土內部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的腐蝕和膨脹。腐蝕產物的體積是原體積的2~4 倍。的體積膨脹混凝土結構受到周圍的混凝土和鋼筋和混凝土之間的界面產生壓力，也就是說，鋼筋的膨脹力。鋼鐵腐蝕的加劇，鋼鐵腐蝕傳播力的增加將導致混凝土保護層的拉伸裂紋。鋼筋的腐蝕裂紋首先出現在鋼筋混凝土的內部接口，逐步擴大從內到外。當的銹脹裂縫滲入到混凝土保護層，在環境中有害介質直接接觸的混凝土和鋼筋的銹脹裂縫。鋼筋的腐蝕速率大大加快，這進一步加劇混凝土腐蝕裂紋的擴張，甚至會導致混凝土保護層剝落。

1 鋼筋混凝土結構裂縫的成因

鋼筋混凝土結構裂縫的成因是復雜的，可以歸納如下：

1） 荷載引起的裂縫。在靜態和動態負載下，鋼筋混凝土結構會產生直接和間接的壓力。當直接壓力和間接應力大于混凝土的強度，裂紋會發生。荷載裂縫的特點，根據負載變化。這些裂縫通常出現在拉伸、壓縮、剪切帶或嚴重的振動。拉伸裂紋通常和引起的力的方向垂直，大致相等的間距;壓縮引起的裂紋通常平行的方向和力量，長度較短，密度較大。荷載引起的裂縫通常是由計算、施工質量和超載引起的。

2） 溫度和濕度引起的裂縫變化、混凝土干縮和結構位移（如地基不均勻沉降）。結構變化時，內部結構產生壓力。當應力超過混凝土的抗拉強度時，裂縫就會發生。的溫度和濕度變化的特點的形成裂紋裂縫，溫度和濕度的變化。混凝土的收縮開裂是由于快速的凝結硬化過程中混凝土表面的水，收縮主要集中在表面，寬度較薄。結構位移引起的結構裂縫一般較小，但寬度較大。

3） 由斷裂引起的升沉。北部地區冬季低溫，溫度低于零，水飽和混凝土出現凍結，體積膨脹，更大的擴張壓力在混凝土中，混凝土有很多問題。特別是當混凝土開始凝結時，霜是最嚴重的。硬化后混凝土的強度可降低30%～50%。保溫措施也可能導致沿加固方向的縱向凍脹裂縫。

4.材料選用不當造成裂紋。水泥的穩定性不合格，砂礫石中雜質含量超標，含有雜質的水和添加劑的不當使用會引起不同程度的裂縫。

2 裂紋形狀對鋼筋銹蝕的影響

2.1 鋼筋的橫向裂紋與銹蝕

鋼筋在混凝土中的腐蝕屬于電化學腐蝕。由于鋼中碳和其它合金元素分布不均，混凝土的離析度和堿度不同。如果有裂紋，由于裂紋處的氧濃度過低等各種原因，在鋼筋的所有部分，如陰極和陽極，都存在潛在的差異。裂紋的產生會使二氧化碳、水等腐蝕性介質迅速進入混凝土，煉鋼鈍化并開始生銹。然而，一旦腐蝕，腐蝕速率主要取決于氧陰極區域的可用性。也就是說，在混凝土保護層的氧氣擴散速度對陰極的表面強化。熔化速度取決于混凝土的密度和裂縫。只裂紋的影響使裂紋鈍化鋼筋部分。腐蝕過程開始，它腐蝕速率不受到影響。同時，由于混凝土碳化產生的灰塵、碳酸鈣沉積物的堵塞，裂縫常常會導致自愈現象。

2.2 鋼筋縱向裂紋與鋼筋銹蝕

在正常情況下，混凝土構件通常不具有縱向裂縫。然而，在異常情況下，特別是當壓縮構件接近極限時，也存在一些縱向裂紋。縱向裂紋是由鋼的腐蝕擴展引起的。在使用很長一段時間和混凝土保護層的厚度，有害介質，如碳化不足的條件下，氯，水和氧氣滲透和傳播逐漸減少的堿性環境，引起鋼筋腐蝕，腐蝕引起的體積膨脹會導致鋼鐵腐蝕。外包混凝土的抗拉裂縫。縱向裂縫的出現加速了鋼筋腐蝕過程。鋼筋銹蝕降低了承重面積，削弱了鋼筋混凝土與混凝土的粘結強度，降低了結構的承載能力，造成了其他形式的開裂，進一步加劇了鋼筋銹蝕直至結構破壞。因此，縱裂紋對結構有很大的危害。當混凝土保護層厚度足夠大時，實際上可以避免縱向裂縫。

3 防止鋼筋銹蝕提高混凝土結構耐久性的技術措施

3.1 提高混凝土材料的耐久性

高性能混凝土技術的應用，提高混凝土材料的抗衰老性能是一個重要的措施，以保證混凝土結構的耐久性。主要技術路線是:低水泥用量、水灰比低，混合高效減水劑和活性礦物摻合料(如硅粉、礦渣粉、粉煤灰、沸石粉、等等)。提出改善混凝土細粒級配，改善水泥漿和界面的密實度，降低水泥水化熱引起的混凝土溫度升高，改善水泥基材料的組成，抑制反應，增加減水劑。在實際工程中，高效減水劑的應用比較普遍，活性礦物摻合料的應用更少。也許人們誤解，使用水泥越多越好。使用粉煤灰和礦渣粉可以節約水泥。事實上，為了滿足混凝土的基本性能的要求，水泥應盡量少用;滲透的礦物摻合料可以改善混凝土的性能，一定數量的活性礦物摻合料是高性能混凝土的一個組成部分。

3.2 提高混凝土施工質量

混凝土構件的質量密切相關與混凝土施工質量。高質量的混凝土工程不僅需要科學的材料和混合設計，但也依賴于高質量的建設，包括原材料的質量控制、混合、澆注、養護施工的過程。

4 結語

總之，鋼筋混凝土結構裂縫的防治是一項系統工程。在設計和施工的各個環節，采取綜合性的預控，采取相應的技術和組織措施，取得較好的效果。