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钢筋混凝土钢筋锈蚀钢筋混凝土钢筋锈蚀本讲稿第一页，共十七页主要内容主要内容 钢筋锈蚀机理及其影响因素钢筋锈蚀机理及其影响因素 钢筋锈蚀的非破损检测方法钢筋锈蚀的非破损检测方法钢筋锈蚀的防治与修复钢筋锈蚀的防治与修复 结语结语 1钢筋锈蚀对混凝土力学特性的影响钢筋锈蚀对混凝土力学特性的影响 引言引言 23465本讲稿第二页，共十七页引引 言言 钢钢筋筋混混凝凝土土是是当当代代土土建建、水水利利及及道道路路工工程程上上使使用用最最广广泛泛的的建建筑筑材材料料。钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构中中钢钢筋筋的的锈锈蚀蚀往往往往危危害害建建筑筑物物的的安安全全 ,并并且且所所造造成成的的危危害害很很难难修修补补挽挽回回 ,造造成成巨巨大大的的损损失失。钢钢筋筋锈锈蚀蚀引引起起的的钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构耐耐久久性性问问题题越越来来越受到国内外工程界的关注和重视。越受到国内外工程界的关注和重视。本讲稿第三页，共十七页钢筋锈蚀对混凝土力学特性的影响钢筋锈蚀对混凝土力学特性的影响 1 1 由于钢筋锈蚀使钢筋有效截面减由于钢筋锈蚀使钢筋有效截面减 小、小、钢筋与混凝土粘结力下降钢筋与混凝土粘结力下降 ,从而降低了结构从而降低了结构的承载能力的承载能力;2 2 是由于钢筋锈蚀体积膨胀是由于钢筋锈蚀体积膨胀 ,使得混凝土使得混凝土产生顺筋胀裂产生顺筋胀裂 ,从而降低了结构的刚度从而降低了结构的刚度 ,增大增大了变形了变形 ,甚至使混凝土保护层剥落甚至使混凝土保护层剥落 ,影响结构影响结构的正常使用的正常使用;3 3 是由钢筋锈蚀在混凝土中产生相当大的拉是由钢筋锈蚀在混凝土中产生相当大的拉应力应力 ,使混凝土承受双向或三向的应力。另外由使混凝土承受双向或三向的应力。另外由于钢筋应力腐蚀于钢筋应力腐蚀 ,从而降低了结构的延性从而降低了结构的延性 ,改变改变了破坏形态。了破坏形态。本讲稿第四页，共十七页钢筋锈蚀机理及其影响因素钢筋锈蚀机理及其影响因素 钢筋混凝土中钢筋锈蚀主要是电化学锈蚀。钢筋混凝土中钢筋锈蚀主要是电化学锈蚀。钢筋在水泥的水化反应作用下会在表面产生一钢筋在水泥的水化反应作用下会在表面产生一层钝化膜，使钢筋与有害成分隔绝，保护混凝层钝化膜，使钢筋与有害成分隔绝，保护混凝土中的钢筋不受侵蚀，土中的钢筋不受侵蚀，但当混凝土的碱性降低或碱性化合物碳化或但当混凝土的碱性降低或碱性化合物碳化或 Cl-Cl-侵入混凝土侵入混凝土 ,钝化膜将遭到破坏钝化膜将遭到破坏 ,在有水在有水和氧气的条件下和氧气的条件下 ,就会发生锈蚀。就会发生锈蚀。锈锈蚀蚀机机理理本讲稿第五页，共十七页影影响响因因素素氯化物氯化物 PH PH 值值 碳化碳化 应力应力 钢筋混凝土的组分钢筋混凝土的组分 氧气的扩散氧气的扩散 环境温度环境温度本讲稿第六页，共十七页钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的,氯化物的氯化物的浸入浸入,Cl-的局部酸化作用使钢筋表面的局部酸化作用使钢筋表面 PH 值下值下降降,从而钝化膜遭到破坏。从而钝化膜遭到破坏。1 1 氯化物氯化物 2 PH 2 PH 值值 研究认为当钢筋处在研究认为当钢筋处在 PH PH 值低于值低于 11.5 11.5 以下以下的混凝土中时的混凝土中时 ,才会锈蚀。才会锈蚀。3 3 碳化碳化 碳化使混凝土的碱性降低碳化使混凝土的碱性降低 ,破坏钢筋的钝化破坏钢筋的钝化保护膜保护膜 ,当有水和氧存在时当有水和氧存在时 ,钢筋锈蚀。钢筋锈蚀。本讲稿第七页，共十七页4 4 应力应力 根据钢筋混凝土锈胀力学及金属力学化学原根据钢筋混凝土锈胀力学及金属力学化学原理分析计算认为在混凝土完好的条件下应力因理分析计算认为在混凝土完好的条件下应力因素对钢筋锈蚀速度无显著影响。但在应力状态素对钢筋锈蚀速度无显著影响。但在应力状态下钢筋表面有微小裂纹下钢筋表面有微小裂纹 ,会加速钢筋的锈蚀和会加速钢筋的锈蚀和破坏。破坏。5 5 钢筋混凝土的组分钢筋混凝土的组分 混凝土强度等级越低混凝土强度等级越低 ,钢筋锈蚀越严重钢筋锈蚀越严重;混凝土的密实混凝土的密实度越小度越小 ,氧气、氧气、腐蚀介质及水和混凝土的一些外加剂均会腐蚀介质及水和混凝土的一些外加剂均会对钢筋的锈蚀产生加速作用。对钢筋的锈蚀产生加速作用。本讲稿第八页，共十七页 6 6 氧气的扩散氧气的扩散 孔隙水中氧气的存在是钢筋锈蚀的必要条件。即使钢孔隙水中氧气的存在是钢筋锈蚀的必要条件。即使钢筋钝化膜遭破坏筋钝化膜遭破坏 ,若氧气未能扩散到钢筋表面若氧气未能扩散到钢筋表面 ,就不就不会发生钢筋锈蚀现象。会发生钢筋锈蚀现象。7 7 环境温度环境温度 研究认为随着温度的增加钢筋的锈蚀率也增加。研究认为随着温度的增加钢筋的锈蚀率也增加。但在但在 40 40 以下时以下时 ,随着温度的增加钢筋的锈蚀率增随着温度的增加钢筋的锈蚀率增加加 ,在在 40 40 以上时以上时 ,反而会延缓钢筋的锈蚀。反而会延缓钢筋的锈蚀。本讲稿第九页，共十七页钢筋锈蚀的非破损检测方法钢筋锈蚀的非破损检测方法 钢筋锈蚀的非破损检测方法主要有分析法、钢筋锈蚀的非破损检测方法主要有分析法、视觉视觉和声学方法、和声学方法、氯离子检测方法、氯离子检测方法、物理检测方法、物理检测方法、电电化学检测法等。化学检测法等。1 1 分析法分析法 分析法的应用有赖于建立合理可靠的钢筋锈蚀预测模型。分析法的应用有赖于建立合理可靠的钢筋锈蚀预测模型。利用模糊综合评判方法对混凝土内钢筋的锈蚀的定量评定和初步研利用模糊综合评判方法对混凝土内钢筋的锈蚀的定量评定和初步研究究 ,认为是钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的无破损模糊诊断系统认为是钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的无破损模糊诊断系统的可行方法之一。的可行方法之一。本讲稿第十页，共十七页2 2 视觉和声学方法视觉和声学方法 主要通过视觉观察钢筋表面是否有大量锈斑或通过调敲主要通过视觉观察钢筋表面是否有大量锈斑或通过调敲击或用超声波测试混凝土中的顺筋裂缝击或用超声波测试混凝土中的顺筋裂缝 ,来判断钢筋是否来判断钢筋是否锈蚀。锈蚀。3 3 物理检测方法物理检测方法 主要是通过测定与钢筋锈蚀一起的电阻、主要是通过测定与钢筋锈蚀一起的电阻、电磁、电磁、热传导、热传导、声声传播等物理特性的变化来反映钢筋的锈蚀状况。声声传播等物理特性的变化来反映钢筋的锈蚀状况。本讲稿第十一页，共十七页 5 5 化学检测法化学检测法 是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋的锈蚀程度或速度凝土中钢筋的锈蚀程度或速度 ,主要有自然电位法、主要有自然电位法、交流交流阻抗法、阻抗法、线性极化法、线性极化法、恒电量法等等。恒电量法等等。4 4 氯离子检测方法氯离子检测方法 主要是通过监测混凝土中的氯离子浓度来检测钢筋是主要是通过监测混凝土中的氯离子浓度来检测钢筋是否锈蚀。否锈蚀。本讲稿第十二页，共十七页钢筋锈蚀的防治与修复钢筋锈蚀的防治与修复 1 1 设计方面应尽量考虑到钢筋锈蚀所造成的结构性能劣化设计方面应尽量考虑到钢筋锈蚀所造成的结构性能劣化 ,如增如增加保护层厚度、加保护层厚度、尽量采用高性能混凝土、局部加粗加厚等尽量采用高性能混凝土、局部加粗加厚等等。等。钢筋锈蚀应从设计、钢筋锈蚀应从设计、施工、施工、选材等方面综选材等方面综合防治。合防治。2 2 施工方面应加强管理施工方面应加强管理 ,严格控制配比或工艺因素严格控制配比或工艺因素 ,提提高混凝土的密实度及保证足够的碱度。高混凝土的密实度及保证足够的碱度。3 3 选材方面应尽量选用高强度混凝土、选材方面应尽量选用高强度混凝土、大掺量矿物掺合料大掺量矿物掺合料配制混凝土。配制混凝土。本讲稿第十三页，共十七页结结 语语 钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直接因素接因素 ,虽然国内外学者已作了大量的试验和研究工作虽然国内外学者已作了大量的试验和研究工作 ,但还但还有许多方面应进一步研究有许多方面应进一步研究:（1 1）钢筋锈蚀原位快速无损检测技术研究）钢筋锈蚀原位快速无损检测技术研究;（2 2）有效钢筋混凝土工程钢筋保护和修复技术研究）有效钢筋混凝土工程钢筋保护和修复技术研究;（3 3）混凝土抗钢筋锈蚀专家系统研究刚刚起步）混凝土抗钢筋锈蚀专家系统研究刚刚起步 ,应进一应进一步研究。步研究。本讲稿第十四页，共十七页参考文献参考文献 1 1 梁发云梁发云 ,陈龙珠陈龙珠1 1 锈蚀钢筋与混凝锈蚀钢筋与混凝 土粘结性能研究述土粘结性能研究述评评J 1 J 1 混凝土混凝土 ,2000,(9):52,2000,(9):5254,58154,58122吴吴 瑾瑾,吴胜兴吴胜兴 1 1 钢筋混凝土结构锈蚀损伤评估的研究现状与展望钢筋混凝土结构锈蚀损伤评估的研究现状与展望J1 J1 混凝土与水泥制品混凝土与水泥制品 ,2001,(5):3,2001,(5):3616133孟凡斌孟凡斌 1 1 混凝土中钢筋的锈蚀和预防混凝土中钢筋的锈蚀和预防J1J1安徽建筑工业学院安徽建筑工业学院学报学报 ,2002,10(2):74,2002,10(2):747717714 4 贡金鑫贡金鑫 ,赵国藩赵国藩 ,赵尚传赵尚传 1 1 大气环境下锈蚀对钢筋混凝土结大气环境下锈蚀对钢筋混凝土结构可靠度的影响构可靠度的影响J1 J1 大连理工大学学报，大连理工大学学报，20002000，40(2):21040(2):21021312131本讲稿第十五页，共十七页5 5 淡丹辉淡丹辉 ,何广汉何广汉 1 1 钢筋混凝土构件均匀锈蚀与应力的钢筋混凝土构件均匀锈蚀与应力的耦合效应分析耦合效应分析J1 J1 西南交通大学学报西南交通大学学报 ,2001,36(2):181,2001,36(2):1811841 1841 6 6 张延昭张延昭 1 1 冶金建筑混凝土构件中钢筋锈蚀的产生及冶金建筑混凝土构件中钢筋锈蚀的产生及 防防治治J 1J 1冶金标准化与质量冶金标准化与质量 ,2002,40(1):37,2002,40(1):37401 401 7 7 张平生张平生 1 1 混凝土状况对钢筋锈蚀的影响及原因混凝土状况对钢筋锈蚀的影响及原因J1 J1 西安建西安建筑科技大学学报筑科技大学学报 ,1998,30(1):5,1998,30(1):581818 8 朴应模朴应模 ,林金花林金花 1 1 钢筋在混凝土中被锈蚀的机理及影响因钢筋在混凝土中被锈蚀的机理及影响因素素J1 J1 延边大学学报延边大学学报 ,2002,28(3):194,2002,28(3):194196,2181196,2181本讲稿第十六页，共十七页谢谢观看谢谢观看望各位老师给予批评和指导！望各位老师给予批评和指导！本讲稿第十七页，共十七页