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1、箍筋锈蚀影响因素分析箍筋锈蚀影响因素分析摘要:钢筋锈蚀是影响混凝上耐久性的首要因素，基于目前国内外对钢筋锈蚀的研究现状，对比上程实际中箍筋锈蚀相对纵筋锈蚀程度更严重的现象，从箍筋锈蚀机理、混凝上材料自身特点及正常使用条件下混凝上构件的带裂缝上作状态出发，分析了以上各因素对箍筋锈蚀速度的影响，为今后进一步研究箍筋锈蚀问题提供参考。关键词:耐久性;箍筋锈蚀;电化学腐蚀;材料特点;裂缝到导向作用0 前言前言混凝土结构耐久性是当前混凝土结构理论研究的一个热门课题。影响混凝土结构耐久性的首要因素是钢筋锈蚀，目前国内外对锈蚀钢筋混凝土构件的研究主要集中于纵向受力钢筋锈蚀以及纵筋锈蚀后混凝土构件的承载力和延
2、性的退化问题，对箍筋锈蚀的研究相对较少。然而，在进行钢筋混凝土耐久性的试验研究和现场检测中发现，混凝土构件中的钢筋锈蚀问题往往首先从箍筋开始，且箍筋的锈蚀程度比纵向受力钢筋的锈蚀程度更严重。钢筋锈蚀导致混凝土保护层受拉开裂(锈蚀产物的内胀力作用)的本质，是纵筋锈蚀同箍筋锈蚀产物共同作用的结果;且箍筋锈蚀同样会造成混凝土构件的损伤，同时也严重降低了箍筋对核心区混凝土的约束能力和混凝土构件的抗剪承载能力。因此，深入研究箍筋锈蚀的影响因素，从而达到控制箍筋锈蚀速度的目的对耐久性研究更显其重要意义。1 箍筋锈蚀机理的特殊性箍筋锈蚀机理的特殊性混凝土构件中，箍筋与纵向受力钢筋处在同一环境中，而箍筋的锈蚀
3、往往比纵筋大得多，甚至出现纵筋锈蚀量仅为 5%一 10%时箍筋锈断的现象，西大学的张喜德从金属锈蚀的电化学原理出发分析了箍筋锈蚀机理的电化学腐蚀的几点特殊性。1）混凝土碳化深度到达箍筋表面而没有到达纵向受力钢筋表面前，存在活化钝化电偶腐蚀效应:即碳化深度到达箍筋表面时，箍筋表面的钝化膜溶解活化，箍筋的自腐蚀电位降低(钢在活化时电位约为-0. 44 V)，而纵筋表面仍处于钝化状态(钝化电位上升约+0. 51. 0 V)，两种不同电位的金属短接时，便会导致电偶腐蚀效应宏观腐蚀，箍筋与纵筋的接触连接会进一步形成以箍筋为阳极、纵筋为阴极的宏观活化钝化电偶电池，使箍筋锈蚀进一步增加而纵筋得到保护。2)混
4、凝土碳化深度到达纵向受力钢筋表面后，纵筋与箍筋之间存在异种钢筋的接触电偶腐蚀效应:此时，纵向受力钢筋与箍筋处于同一 pH 值环境条件下，纵筋表面的钝化膜活化破坏开始锈蚀，在金属腐蚀学原理上，低碳钢( Q235 级钢筋，箍筋常用)和低合金钢(HRB335 ， HRB400 级热轧钢筋，纵筋常用)的自腐蚀电流基木相同，在自然条件下，它们会以近似相同的 icorr速率腐蚀，但是低碳钢的自腐蚀电位比低合金钢低，当两种钢筋连接时，便具有了相同的腐蚀电位，箍筋的腐蚀电流增加到 i2，而纵筋的腐蚀电流降低至i1，从而降低了纵筋的腐蚀速率。混凝土碳化深度到达纵向受力钢筋表面后，由于纵筋与箍筋之间存在异种钢筋的
5、接触电偶腐蚀效应;箍筋处于宏观阳极导致腐蚀速率增加，纵筋处于宏观阴极使得其腐蚀速率降低而得到保护。2 钢筋混凝十材料特点对箍筋锈蚀的影响钢筋混凝十材料特点对箍筋锈蚀的影响钢筋混凝土材料的组成:由钢筋形成骨架，配以由一定比例的粗骨料、细骨料、水泥和水拌制而成的混凝土，经过浇捣硬化后形成的一种人工合成的建筑材料。就此种材料木身特点而言，对箍筋的锈蚀具有以下影响。1）钢筋骨架中，箍筋位十纵向受力钢筋外侧，箍筋的保护层厚度比纵向受力钢筋小，当侵蚀性介质由外环境渗入混凝土内部时，首先到达箍筋表面，故而，混凝土中钢筋的锈蚀首先从箍筋开始。2）混凝土的施土质量、沁水及骨料等因素影响而使得混凝土自身质量不均匀
6、，越靠近外侧，混凝土质量越差，箍筋处于较差的混凝土环境中，较纵向受力钢筋而言更容易发生锈蚀。3)工程应用中，混凝土构件的箍筋通常采用直径小的HPB235 级(Q235)低碳钢，纵筋采用 HRB335 级和 HRB400 级低合金钢，箍筋直径要比纵向受力钢筋直径小得多，致使箍筋对截面锈蚀损失更为敏感。在同等锈蚀深度条件下，箍筋的锈蚀率更高，锈蚀对箍筋的剩余截面面积的影响也更大。有统计数据显示，由于箍筋的腐蚀，电流密度高于纵向受力钢筋，且箍筋的原始截面面积比纵向受力钢筋小，致使箍筋锈蚀率明显高于纵向受力钢筋，使上述理论得到了很好的验证。3 混凝十构件裂缝对箍筋锈蚀速度的影响混凝十构件裂缝对箍筋锈蚀
7、速度的影响国内外的大量研究表明，配有箍筋的新建混凝土结构受弯构件，箍筋的设置虽然改善了混凝土构件受力的非均匀性，使构件的裂缝分布比较均匀，但由于箍筋的配置使箍筋处混凝土截面面积减小，形成应力集中现象，而导致箍筋处混凝土更容易出现裂缝。1）有研究者一指出，对于新建混凝土结构受弯构件，由于箍筋削弱了混凝土面，使得箍筋处混凝土容易出现裂缝，构件受力开裂后，由于箍筋的存在，使得（钢筋混凝土粘结滑移长度)减小，裂缝间距缩短，裂缝宽度减小，在构件的弯剪区内受弯裂缝的分布较均匀，且裂缝间距与箍筋间距也基本一致，即箍筋间距控制裂缝间距。2）对于新建混凝土结构受弯构件，在其纯弯区内，受弯裂缝产生的位置与构件配置
8、箍筋的位置基本一致，即箍筋对裂缝的产生具有导向作用;平均裂缝间距与构件配置箍筋的间距也基木一致，大量试验数据都表明箍筋位置处确实形成了薄弱面。普通混凝土受弯构件正常使用条件下，构件处于带裂缝土作状态，由于箍筋对裂缝的导向作用，箍筋处混凝土产生的裂缝使得箍筋暴露于外环境的面积增大，氧气和水等其他腐蚀性介质更易于沿着裂缝侵入到达钢筋表面。有研究表明，在裂缝处箍筋的锈蚀量是纵向钢筋的 5 信，裂缝的存在加速了箍筋锈蚀进程。4 结论1)根据电化学机理分析总结了箍筋电化学腐蚀的特殊性，得出活化钝化电偶腐蚀、异种钢筋的接触电偶腐蚀这两种腐蚀效应都将加快箍筋的锈蚀速度而使纵筋的腐蚀速度减慢。2）混凝土材料自
9、身的特点决定锈蚀首先从箍筋开始，且由于其质量的不均匀性质，使得一般大气环境条件下，箍筋所处的环境比纵筋恶劣，而加速箍筋锈蚀的发生。3)正常使用条件下箍筋对裂缝的导向作用，致使箍筋处混凝土产生裂缝，箍筋暴露于外环境的面积增大，从而进一步加速了箍筋的锈蚀速度。参考文献:（1）刘西拉.重大土木与水利工程安个性及耐久性的基础研究 1.土木工程学报，2001 , 34 (6) : 1-4（2）史庆轩，李小健等.锈蚀钢筋混凝上偏心受压构件承载力试验研究J.工业建筑，2001 , 31 (5) :14-17.（3）张喜德，韦树英,秦伟.混凝上结构中箍筋的锈蚀机理分析J.广西人学学报:自然利学版，2003 , 28 (1) :10-13 .
