混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响讲解.docx

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混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响讲解

毕业设计（论文）

题目：

混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响

指导教师：

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2014年6月

毕业设计（论文）诚信承诺书

本人郑重承诺网络教育专升本层次土木工程专业

的毕业论文《混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响》

的主要观点和思想系本人独立思考完成，并在此申明我愿承担与上述承诺相违背的事实所引起的一切消极后果。

签名:

混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响

Influenceofreinforcingsteelcorrosioninconcretestructure

durability

摘要

钢筋混凝土结构是土木工程中应用最广泛的结构形式之一，自从钢筋混凝土问世以来，推动着建筑工业的飞速发展，然而由于荷载作用和环境侵蚀使得混凝土中的钢筋容易发生锈蚀，造成钢筋混凝土结构发生耐久性破坏。

钢筋锈蚀是一个比较普遍并且严重威胁结构安全的耐久性问题，是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一。

本文介绍了钢筋混凝土中钢筋的作用、钢筋锈蚀的原因、钢筋锈蚀对结构耐久性的影响，同时针对钢筋锈蚀的原因提出提高结构耐久性和预防钢筋锈蚀的措施，最后写到对于钢筋混凝土耐久性的发展展望

关键词：

钢筋锈蚀；结构耐久性；混凝土

Abstract

Reinforcedconcretestructureisoneofthemostwidelyusedstructureformincivilengineering,sincetheadventofreinforcedconcrete,drivingtherapiddevelopmentoftheconstructionindustry,however,duetoloadingandenvironmentalerosionhasreinforcedconcreteinthepronetocorrosion,resultinginthereinforcedconcretestructuredurabilitydamage.

Corrosionofreinforcementisarelativelycommonandseriousthreattothesafetyofthestructuredurability,thedurabilityofthereinforcedconcreteiscausedbythedamageofthemostimportantanddirectfactor,isalsooneofthemainformsofdurabilityofconcretestructuredamage.Thispaperintroducesthefunctionofreinforcedconcrete,steelcorrosionreasons,steelcorrosiononthedurabilityofstructuresandreasonsforthecorrosionofreinforcementisproposedtoimprovethestructuredurabilityandcorrosionpreventionmeasures,andfinallywrotetothedevelopmentprospectofreinforcedconcretedurability.

Keywords:

Steelcorrosion;Thedurabilityofthestructure;Concrete

摘要I

AbstractII

1前言1

1.1钢筋混凝土中钢筋的作用1

1.2钢筋混凝土的特点2

1.3混凝土结构耐久性研究的必要性3

1.4混凝土结构耐久性研究的特点5

2混凝土结构钢筋锈蚀损伤7

2.1钢筋锈蚀研究的重要性7

2.2钢筋锈蚀的化学机理和条件9

2.3钢筋锈蚀产生的原因11

2.4混凝土中的钢筋锈蚀破坏过程及破坏特征14

3钢筋锈蚀对结构耐久性的影响18

3.1钢筋锈蚀后对钢筋的力学性能的影响18

3.2钢筋锈蚀后对钢筋与混凝土协同工作性能的影响20

3.3钢筋锈蚀后对钢筋混凝土结构性能的影响21

3.4工程实例22

4提高结构耐久性以及预防钢筋锈蚀的措施27

4.1保证钢筋有足够的保护层厚度27

4.2提高混凝土的质量28

4.3改善钢筋工作的环境条件31

4.4限制混凝土中氯离子含量32

5混凝土结构耐久性发展展望34

5.1加强混凝土结构耐久性的基础研究34

5.2适当提高混凝土结构耐久性设计、施工和维护水平35

结束语37

致谢38

参考文献39

/、八

1前言

1.1钢筋混凝土中钢筋的作用

混凝土具有许多优点，如抗压性能好，有良好的耐火性能和耐久性能，可根据不同要求配制各种不同性质的混凝土，在凝结前具有良好的可塑性，因此，可以浇筑成各种形状和大小的构件或结构物，经硬化后抗压强度高与耐久性能好的特性，其组成材料中，砂和石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则。

由于混凝土具有上述各种优点，无论是工业与民用建筑，给水与排水工程、道路工程、桥梁工程、水利工程以及地下工程、国防建设等都广泛地应用混凝土。

因此，它是一种主要的土木工程材料，在国家基本建设中占有重要地位。

相对于混凝土具有抗压强度高的优点，混凝土的缺点也非常明显，其抗拉强度和抗剪强度很低，受拉时变形能力小，在直接受拉时，很小的变形就要开裂，它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。

混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10〜1/20,且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低，因此，混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度，未加钢筋的混凝土也极少被单独使用于工程。

从材料的物理力学性能来看，混凝土只具有较高的抗压强度，抗拉强度很低，但钢筋具有较高的抗拉强度，而且两者的弹性模量较接近，有着近似的膨胀系数（混凝土为（1.0〜1.5）X0-5,钢筋为1.2为0-5），不会由环境温度不同而发生相应的温度变形，其次钢筋与混凝土之间有良好的粘结力，有时钢筋的表面也被加工成有间隔的肋条（称为变形钢筋）来提高混凝土与钢筋之间的机械咬合，使钢筋混凝土紧密连接，协同工作，不易因热胀冷缩而脱离或引起破坏。

此外，混凝土中的氢氧化钙提供的碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋相对于中性与酸性环境下更不易腐蚀。

因此在混凝土中加入钢筋，可以很好改善混凝土抗拉强度低的缺点，由钢筋承担拉力，混凝土承担压力，这样既发挥了各自的受力性能，又很好地协调工作，共同承担结构构件所承受的外部荷。

1.2钢筋混凝土的特点

钢筋混凝土结构以其广泛的适用性和低廉的造价在现代化建设中得到普遍的应用，钢筋混凝土问世以来，推动着建筑业的飞速发展，使现代建筑向更高层、更大跨度、更大负荷能力的方向发展。

钢筋混凝土结构的优越性能使之成为建筑、桥梁以及公路交通等建设中的重要结构形式，它在绝大多数人的心目中是一种坚不可摧的结构形式。

然而由于外界侵蚀环境的影响，钢筋混凝土并非如人们所认识的那样是一种寿命可达百年而不会受到损坏的结构材料。

钢筋的锈蚀对钢筋混凝土结构的耐久性影响极大，尤其是在氯盐环境（如海泮及沿海、盐碱地）及人为造成的氯盐条件下（道路除冰盐、含氯盐外加剂、使用海砂等），世界各地不同程度地受到钢筋锈蚀带来的危害，造成了严重的经济损失。

国内外研究表明，在非腐蚀性介质作用下，混凝土构件的使用寿命基本上取决于混凝土完全碳化的时间，而在腐蚀性介质作用下，钢筋的腐蚀还取决于促进腐蚀的离子浓度，如果腐蚀作用集中于局部，即使混凝土未完全碳化，钢筋也会受到腐蚀。

据资料介绍，在约21.4%的钢筋混凝土结构损坏是因为钢筋锈蚀引起的。

美国一项调查显示，美国的混凝土设施工程总价值为6万亿美元，每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。

美国50万座公路桥梁中有20万座己有损坏，平均每年有150—200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年，美国共建设有混凝土水坝3000座，平均寿命30年，其中约有32%的水坝年久失修。

在我国的工业和民用建筑中，钢筋混凝土结构也占有相当的比例，其老化现象非常严重。

有关调查表明，我国初期的建筑均己达到必须大修的状况，现有的大多数工业建筑也己不能满足安全、经济使用50年的要求，尤其是处于恶劣环境下的桥梁、码头等。

如图1.2.1、图1.2.2。

我国目前的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿人民币以上，照此来看，约30—50年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用和重建费用将更为巨大，因此，必须通过提高混凝土耐久性来降低巨额的维修和重建费用。

1.3混凝土结构耐久性研究的必要性

世界上一般国家的基本建设大体上都可分为三个阶段：

第一阶段为大规模新建，第二阶段为新建与维修改造并重，第三阶段为重点转向旧建筑物的维修改造。

随着我国经济建设飞速发展，人们生活水平不断提高，特别对房屋的耐久性问题非常关注，我国现行规范已把房屋耐久性问题作为主要性能编入。

以往人们普遍认为，钢筋混凝土是耐久性非常好的材料，钢筋混凝土结构是无比坚固、不会自然损坏和失效的，但是有许多房屋和桥梁因混凝土结构耐久性问题而引起倒塌。

如图1.3.1、图1.3.2，东北某市百货商店因混凝土保护层剥落、钢筋过早锈蚀而引起房屋结构倒塌。

如图1.3.3、图1.3.4上海高阳大楼辅助建筑耐久性损伤，混凝土严重碳化，主筋不同程度锈蚀、箍筋锈断，引起胀裂和混凝土保护层剥落等问题。

混凝土结构耐久性问题不容忽视，我国人口众多，过去为及时解决居住需要和促进工业生产，建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房。

近几年房屋开发中反映的质量问题也很突出，不少新建好的商品房，未使用几年就需要修复，给国家造成极大浪费。

我国是一个发展中大国，正在从事大规模基本建设中，由于我国财力有限，能源短缺，因此，要有效地利用资金，节约能源，既要科学地设计出安全、适用、耐久的工程项目，还要充分地、合理地、安全地延续利用现有房屋资源和工程设施。

不仅中国如此，国外也是如此，仅就桥梁而言，1998年由美国国家材料顾问委员会提报生称约有25.3万座钢筋混凝土桥腐蚀破坏，而且每年还将增加3.5万座，40%承载力不足需要修复加固处理，仅混凝土桥梁每年修复费用高达1550亿美元。

调查表明，美国全年各种因腐蚀造成的损失为700亿美元，其中混凝土中钢筋锈蚀造成的损失约占40%。

混凝土耐久性已是当今世界的重大问题，在第二届国际混凝土耐久性会议上，梅塔教授指出：

“当今世界混凝土破坏原因，按递减顺序是：

钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用”。

他明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性因素的首位。

而来自海洋环境和使用“防冰盐”中的氯盐，又是造成钢筋锈蚀的主要原因。

当然，混凝土中性化、冻融