钢筋腐蚀对钢筋砼结构的影响及防治

丁洪明　马春莉

摘要：本文主要列举了钢筋砼中钢筋腐蚀的主要因素，通过实践经验提出了一些修补和防治措施。

关键词：钢筋混凝土；腐蚀；碳化；密实度

钢筋砼是由钢筋和混凝土组合成一体的结构材料。由于热传导性差，钢筋在砼的包裹下不能和火直接接触，增强了结构的耐火性；钢筋包裹在混凝土里，混凝土的弱碱性避免钢筋腐蚀；钢筋和混凝土之间存在着足够的粘结力，使钢筋混凝土构件在工程方面得到了很广泛的应用。但是，在某些特定的情况下，钢筋仍受到腐蚀，造成结构破坏，分析如下：

1 钢筋腐蚀的主要原因

1.1 砼不密实或有裂缝存在造成钢筋的腐蚀

砼密实度不良和构件上产生的裂缝，往往是造成钢筋腐蚀的很重要原因。尤其是当水泥量偏小，水灰比不当和振捣不良或在砼浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等情况，都会加速钢筋的腐蚀。

1.1.1砼的碳化深度影响钢筋腐蚀。从调查资料表明，砼的碳化深度和砼密实度有很大关系。密实度好的砼碳化深度仅局限表面；而密实度差的砼，则碳化深度就大。如某钢铁车间钢筋砼结构30年以上，由于砼密实度好，碳化深度还不到1mm，而同一厂的管道支架仅用13年左右，碳化深度已达6mm～25mm,钢筋已腐蚀。

1.1.2侵蚀性气体、介质的侵入造成钢筋腐蚀。当侵蚀性气体、介质侵入深度达到或超过钢筋保护层时，钢筋表面钝化膜遭到局部破坏，钢筋开始腐蚀。

1.1.3 与环境湿度密切相关。砼的碳化和钢筋环境湿度有直接关系。在十分潮湿的环境中，其空气相对温度接近于100%，砼孔隙充满水分，阻碍了空气中氧气向钢筋表面扩散，二氧化碳也难以透入，使钢筋难以腐蚀。当相对湿度低于60%时，在钢筋表面难以形成水膜，钢筋几乎不生锈，碳化也难以深入。而空气湿度在80%左右时，有利于碳化作用，砼钢筋锈蚀发展很快。由于环境湿度往往随气候和生产情况而变化，因而砼也随之而碳化，钢筋会腐蚀。

1.2 砼内掺加氯盐造成钢筋的腐蚀

为了提高砼早期强度和防冻，在砼内掺一定量的氯盐，如氯化钙、氯化钠是有效的。但氯盐掺量过大，将产生下列危害：

1.2.1 砼中存在的氯离子会破坏钢筋表面钝化膜。使局部活化，形成阴极区，并使钢筋表面局部酸化，从而加速腐蚀。

1.2.2 水泥和氯化钙结合生成水化物，若硬化结晶形成，则会在固相中膨胀而形成微细裂缝，使钢筋遭受腐蚀。

1.2.3 增加砼的干缩量，氯盐本身尚有较大的吸湿性，会促进钢筋腐蚀。

1.2.4 钢筋腐蚀生成物中的氯化铁，水解性强，使氯离子能长期反复地起作用。

1.2.5 氯盐使水泥的水化作用不完全，同时会增加砼的导电性。

1.3 高强钢筋中压力腐蚀

高强钢筋中出现微裂缝，并不断发展，直到破坏其方向垂直于主拉应力。一般在表面只有轻微损害或根本看不见损害。这种腐蚀尤为危险，因为它没有任何预兆就发生突然破坏。

1.4 由于杂散电流导致钢筋腐蚀

工业用电中的直流电，当它渗漏到地下钢筋砼结构中时，电流流入处相当于阴极区，电流流出处相当于阳极区，会造成钢筋的腐蚀，此种腐蚀一般不会产生严重现象。

2 钢筋腐蚀对结构的危害

在钢筋砼结构中，钢筋受到周围砼的保护，一般不腐蚀。但当保护层破坏或保护层不足使，钢筋在一定条件下将产生腐蚀，建（构）筑物的安全受到影响。

2.1 锈蚀引起钢筋断面削弱

由锈蚀引起钢筋断面削弱，尤其是高强预应力钢筋，表面积大、截面小、应力高，一旦发生腐蚀，危险性更大，严重会导致构件破坏的危险。

2.2 钢筋腐蚀造成体积变大

钢筋腐蚀体积膨胀大约增长2.2倍，使砼保护层破裂甚至脱落，从而降低结构的受力性能和耐久性。

2.3 钢筋腐蚀性影响其性能

钢筋腐蚀降低了与砼之间粘结力，影响钢筋与砼共同工作性能。

例如，某钢筋砼轨枕厂投产5年后，由于梁的垂直拼缝内使用了掺有水泥用量5%的氯化钙的水泥砂浆，氯离子由拼缝渗入到灌浆不实的钢丝束孔道中，车间又潮湿，导致钢丝束经受严重腐蚀，21m跨的预应力组合屋面梁断裂。经检验，70%的钢丝强度降低40%以上，延伸率平均降低了30%。所有钢丝都脆性断裂，没有缩颈。

3 如何发现钢筋砼结构内钢筋腐蚀

钢筋腐蚀除了锈斑外，通常在钢筋处的砼表面沿钢筋方向出现发丝裂缝，这种裂缝表面，膨胀的铁锈已足以使砼劈裂。对于板下砼下鼓，实际上可能看不出来，但若用锤敲击可明显听出空洞声。

4 对钢筋腐蚀的一般预防措施

钢筋砼结构中钢筋腐蚀的主要原因是钢筋的钝化膜遭到破坏，以及二氧化碳、氧、水等腐蚀因子的侵入。因此，延缓钢筋锈蚀是针对钢筋锈蚀产生的原因而采取的。

a 施工中严格按照施工规范要求，保证砼的密实度。严格把好材料、水灰比、水泥用量、振捣和养护等关键工序。在有严重的侵蚀性介质处应适当增加保护层的厚度。

b 对于室内有侵蚀性气体、粉尘等介质，或相对湿度较大时，应从生产工艺和建筑结构着手，减轻外界的侵蚀条件。

如减少蒸汽、有害气体、粉尘在结构空间的逸散，加强通风等，对处于化学侵蚀性条件下的砼必须设置防护层等。

c 浇筑钢筋砼结构应严格按施工规范控制氯盐的使用量，对禁止使用氯盐的结构绝不使用。且可在砼中加入适量的缓凝剂，如亚硝酸钠等，可消除或延缓钢筋的锈蚀。

d 防止杂散电流的腐蚀。

e 防止高强钢丝的压力腐蚀和脆性断裂，可采用在钢筋表面涂刷有机层。如环氧树脂和镀锌的措施。

5 钢筋腐蚀的修补

进行现场检查，得到钢筋锈蚀的分布和锈蚀程度的记录，按其轻重程度分别给予处理。

5.1 钢筋腐蚀不严重时

当钢筋锈蚀不严重，砼表面会有细小裂缝或个别破损较小时，可采用在构件外表面涂抹砂浆或涂抹绝缘层，如沥青漆、过氯乙烯漆、环氧树脂涂料等进行防腐。

5.2 钢筋腐蚀严重时

当钢筋锈蚀严重，钢筋锈蚀插上的裂缝和保护层削落较多时，应对结构认真检查和修补。

若砼大面积完好的只要凿去与锈蚀钢筋衔接部位砼，凿去的深度至少超过钢筋20mm，使修补材料能很好地包裹着钢筋，保证原砼和新砼结合完好。如果砼有油污，应用丙酮清洗。腐蚀的钢筋应彻底清除铁锈。对于钢筋腐蚀严重，减少钢筋有效面积的，应采用焊接法进行钢筋补强。此时，砼清洗除范围考虑增焊补强钢筋的搭接长度，比锈蚀部分长一些。

在浇筑砼之前，用压力水冲洗旧砼表面，且使旧砼水分饱和，但不能有积水，浇筑砼的模板除满足强度、刚度外，还要充分考虑浇筑振捣的方便。一般使用插入式振动器或人工振捣，修补用的砼比旧砼高一级的细石砼，浇筑必须密实，并有良好的养护措施。