钢筋混凝土结构裂缝与钢筋锈蚀的影响

雷 皓 高 刚

（中铁建电气化局集团西安电气化制品有限公司，陕西 西安 710000）

在众多因素影响混凝土结构的耐久性，混凝土结构的开裂引起的钢腐蚀是钢筋混凝土结构耐久性失效的重要原因。

混凝土结构施工期间，在环境中有害介质侵入混凝土内部，破坏钢筋表面的钝化膜，造成钢筋的腐蚀和膨胀。腐蚀产物的体积是原体积的2~4 倍。的体积膨胀混凝土结构受到周围的混凝土和钢筋和混凝土之间的界面产生压力，也就是说，钢筋的膨胀力。钢铁腐蚀的加剧，钢铁腐蚀传播力的增加将导致混凝土保护层的拉伸裂纹。钢筋的腐蚀裂纹首先出现在钢筋混凝土的内部接口，逐步扩大从内到外。当的锈胀裂缝渗入到混凝土保护层，在环境中有害介质直接接触的混凝土和钢筋的锈胀裂缝。钢筋的腐蚀速率大大加快，这进一步加剧混凝土腐蚀裂纹的扩张，甚至会导致混凝土保护层剥落。

1 钢筋混凝土结构裂缝的成因

钢筋混凝土结构裂缝的成因是复杂的，可以归纳如下：

1） 荷载引起的裂缝。在静态和动态负载下，钢筋混凝土结构会产生直接和间接的压力。当直接压力和间接应力大于混凝土的强度，裂纹会发生。荷载裂缝的特点，根据负载变化。这些裂缝通常出现在拉伸、压缩、剪切带或严重的振动。拉伸裂纹通常和引起的力的方向垂直，大致相等的间距;压缩引起的裂纹通常平行的方向和力量，长度较短，密度较大。荷载引起的裂缝通常是由计算、施工质量和超载引起的。

2） 温度和湿度引起的裂缝变化、混凝土干缩和结构位移（如地基不均匀沉降）。结构变化时，内部结构产生压力。当应力超过混凝土的抗拉强度时，裂缝就会发生。的温度和湿度变化的特点的形成裂纹裂缝，温度和湿度的变化。混凝土的收缩开裂是由于快速的凝结硬化过程中混凝土表面的水，收缩主要集中在表面，宽度较薄。结构位移引起的结构裂缝一般较小，但宽度较大。

3） 由断裂引起的升沉。北部地区冬季低温，温度低于零，水饱和混凝土出现冻结，体积膨胀，更大的扩张压力在混凝土中，混凝土有很多问题。特别是当混凝土开始凝结时，霜是最严重的。硬化后混凝土的强度可降低30%～50%。保温措施也可能导致沿加固方向的纵向冻胀裂缝。

4.材料选用不当造成裂纹。水泥的稳定性不合格，砂砾石中杂质含量超标，含有杂质的水和添加剂的不当使用会引起不同程度的裂缝。

2 裂纹形状对钢筋锈蚀的影响

2.1 钢筋的横向裂纹与锈蚀

钢筋在混凝土中的腐蚀属于电化学腐蚀。由于钢中碳和其它合金元素分布不均，混凝土的离析度和碱度不同。如果有裂纹，由于裂纹处的氧浓度过低等各种原因，在钢筋的所有部分，如阴极和阳极，都存在潜在的差异。裂纹的产生会使二氧化碳、水等腐蚀性介质迅速进入混凝土，炼钢钝化并开始生锈。然而，一旦腐蚀，腐蚀速率主要取决于氧阴极区域的可用性。也就是说，在混凝土保护层的氧气扩散速度对阴极的表面强化。熔化速度取决于混凝土的密度和裂缝。只裂纹的影响使裂纹钝化钢筋部分。腐蚀过程开始，它腐蚀速率不受到影响。同时，由于混凝土碳化产生的灰尘、碳酸钙沉积物的堵塞，裂缝常常会导致自愈现象。

2.2 钢筋纵向裂纹与钢筋锈蚀

在正常情况下，混凝土构件通常不具有纵向裂缝。然而，在异常情况下，特别是当压缩构件接近极限时，也存在一些纵向裂纹。纵向裂纹是由钢的腐蚀扩展引起的。在使用很长一段时间和混凝土保护层的厚度，有害介质，如碳化不足的条件下，氯，水和氧气渗透和传播逐渐减少的碱性环境，引起钢筋腐蚀，腐蚀引起的体积膨胀会导致钢铁腐蚀。外包混凝土的抗拉裂缝。纵向裂缝的出现加速了钢筋腐蚀过程。钢筋锈蚀降低了承重面积，削弱了钢筋混凝土与混凝土的粘结强度，降低了结构的承载能力，造成了其他形式的开裂，进一步加剧了钢筋锈蚀直至结构破坏。因此，纵裂纹对结构有很大的危害。当混凝土保护层厚度足够大时，实际上可以避免纵向裂缝。

3 防止钢筋锈蚀提高混凝土结构耐久性的技术措施

3.1 提高混凝土材料的耐久性

高性能混凝土技术的应用，提高混凝土材料的抗衰老性能是一个重要的措施，以保证混凝土结构的耐久性。主要技术路线是:低水泥用量、水灰比低，混合高效减水剂和活性矿物掺合料(如硅粉、矿渣粉、粉煤灰、沸石粉、等等)。提出改善混凝土细粒级配，改善水泥浆和界面的密实度，降低水泥水化热引起的混凝土温度升高，改善水泥基材料的组成，抑制反应，增加减水剂。在实际工程中，高效减水剂的应用比较普遍，活性矿物掺合料的应用更少。也许人们误解，使用水泥越多越好。使用粉煤灰和矿渣粉可以节约水泥。事实上，为了满足混凝土的基本性能的要求，水泥应尽量少用;渗透的矿物掺合料可以改善混凝土的性能，一定数量的活性矿物掺合料是高性能混凝土的一个组成部分。

3.2 提高混凝土施工质量

混凝土构件的质量密切相关与混凝土施工质量。高质量的混凝土工程不仅需要科学的材料和混合设计，但也依赖于高质量的建设，包括原材料的质量控制、混合、浇注、养护施工的过程。

4 结语

总之，钢筋混凝土结构裂缝的防治是一项系统工程。在设计和施工的各个环节，采取综合性的预控，采取相应的技术和组织措施，取得较好的效果。