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钢筋混凝土桥梁耐久性影响因素分析

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２００７年第２期　（总第１５６期）　
黑龙江交通科技　
ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪ　
Ｎｏ．２，２００７　
（Ｓｕｍ　Ｎｏ．１５６）　
钢筋混凝土桥梁耐久性影响因素分析　
张笑冬　
（大兴安岭勘察设计院道桥室）　
摘要：分析影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素，以期引起桥梁工作者对桥梁耐久性的重视。　
文献标识码：Ｃ　
文章编号：１００８—３３８３（２００７）０２—００４４—０２　
关键词：钢筋混凝土桥梁；耐久性；因素　中图分类号：Ｕ２１４．１　１　
１影响混凝土桥梁耐久性的因素　
１．１钢筋的锈蚀　
混凝土中的高碱性溶液可以使钢筋表面形成一层惰性　
的水化氧化铁薄膜，该惰性薄膜可以阻止钢筋的锈蚀。通　常，钢筋表面氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混　凝土碳化使钢筋混凝土结构保护层的ｐＨ值降低，进而破坏　氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破坏氧化铁薄　膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧气共同发生化学反　应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ３０４・Ｈ２０、Ｆｅ２０３　等，造成钢筋的锈蚀。　
铁锈的体积与铁相比可增大数倍，引起混凝土的开裂，　
使钢筋和混凝土的有效工作面积减小，此外，锈蚀钢筋的强　度和塑性性能下降，这些都导致钢筋混凝土构件结构性能的　下降。当钢筋的锈蚀质量小于１％时，钢筋的锈蚀会增加钢　筋与混凝土之间的粘结力；当锈蚀的质量大于１％时，钢筋　
的锈蚀会减小钢筋与混凝土之间的粘结力；即使钢筋的锈蚀　
情况很严重，钢筋与混凝土之间仍保持有一定的粘结力，这　也是锈蚀状况严重的混凝土桥仍能承担一定活载的原因。　钢筋与混凝土之间粘结力的下降，同样会导致钢筋混凝土结　构性能的降低。　
对预应力钢筋混凝土结构来说，钢筋锈蚀会对结构性能　产生更加严重的影响，主要体现在预应力钢筋的应力腐蚀和　氢脆两方面。　
腐蚀性介质与钢筋作用，在钢筋表面形成大小不等弥散　
分布的腐蚀坑，每个腐蚀坑相当一个缺口，在拉应力作用下，　形成应力集中，在缺口处，当钢筋平均应力不高时，集中的应　力即可达断裂应力的水平，引起钢筋的早期断裂。由于缺口　
的存在，形成拉应力三轴不等的状态，使钢筋的塑性性能降　
低，这就是预应力钢筋的应力腐蚀。产生应力腐蚀需要拉应　力、腐蚀介质（如氯离子、硝酸盐等）和对应力腐蚀敏感的钢　筋（直径不超过４　ｍｉｌｌ的钢筋，强化处理过的钢筋、拉应力大　
于４００　ＭＰａ经冷拉过的钢筋）。　
钢筋在腐蚀过程中，表面可能有少量的氢原子产生，通　常情况下，氢原子会结合成分子氢，在常温下是无害的，但这　
一
过程受阻时，氢原子会向内部扩散而被吸收到金属晶格中　
去，如钢筋内部有缺陷存在，氢原子会重新结合成氢分子，产　生很大的压力，出现“鼓泡”现象，使钢筋变脆，在超过临界　
・
４４・　
拉力作用下，会发生断裂，这就是氢脆现象。硫化氢是引起　氢脆的介质之一。　
（１）混凝土的碳化　
混凝土是以水泥砂浆为基体，以骨料为加劲材料的复合　材料，水泥砂浆体的主要成分ＣＨＳ凝胶是一种结晶不完整　的蜂窝形或错综复杂的网状结构，骨料与水泥砂浆间有微孑Ｌ　
隙、微裂纹，因而混凝土材料具有一定的渗透性。空气中的　二氧化碳扩散到混凝土中与水作用生成碳酸，碳酸与水泥水　化过程中产生的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙反应生成碳　酸钙，在自由水的作用下碳酸钙沉淀在混凝土内部的孑Ｌ穴　中，这就是混凝土碳化。　
混凝土碳化的结果使混凝土的ｐＨ值降低，如果碳化发　
生在钢筋附近，当混凝土的ｐＨ值小于１１．５时，就能引起钢　筋表面惰性氧化铁薄膜的破坏，在空气中的水和氧的作用　下，还可以引起平行于钢筋的裂纹和混凝土的崩裂。碳化有　初始期和传播期，在初始期二氧化碳渗透进入混凝土保护　
层，最终导致钢筋表面惰性薄膜的破坏，在传播期钢筋锈蚀　导致混凝土保护层开裂或崩裂。　
混凝土的碳化程度与水灰比有关，随水灰比的增加而碳　化速度加快；随空气湿度和空气中二氧化碳含量的增加，混　凝土的碳化速度加快；混凝土的碳化速度随养护时间的增加　而减小；增加单位混凝土中水泥的用量，会提高混凝土的密　实度和抗渗透性，可以减小混凝土的碳化速度；增加保护层　
的厚度，使混凝土碳化到达钢筋表面的时间增加，也有利于　
混凝土结构抗碳化的能力。　
（２）氯化物侵蚀导致的锈蚀　
混凝土本身含有氯离子或氯离子通过扩散作用和毛细　作用进入混凝土内，对钢筋的锈蚀影响极大。氯离子半径　
小，穿透能力强，很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，取代　
钝化膜上的氧离子，使氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁，　
氯化铁的溶解度比氢氧化铁大得多，由于氯离子到达钢筋表　面的不均匀性，特别是氯离子作用在钢筋局部区域时，则局　部区域为阳极区，形成大阴极、小阳极的腐蚀。溶人混凝土　中的氯盐达到混凝土重量的１％～２％时，钢筋开始锈蚀，当　混凝土中氯盐含量超过１％后，钢筋的锈蚀面积将急速增　
加。同时，氯化物侵蚀所形成的锈蚀产物会导致混凝土的开　裂和崩裂。　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/91edf1320722192e4436f615.html