钢筋锈蚀对混凝土构件耐久性影响分析
建筑类毕业论文设计混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护论文
混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护摘要：钢筋混凝土结构从出现到21世纪，经历了比较久的发展时期，并且依旧占据着建筑结构中最重要的一部分。
然而，近年来的工程实际情况表明，在役钢筋混凝土结构因为耐久性问题而引起破坏的现象越来越严重，因此，有必要对钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响做研究。
尤其是混凝土中影响钢筋锈蚀的因素和针对这些因素所采取的措施。
关键词：混凝土结构；耐久性；钢筋锈蚀；预防措施Factors Influencing The Corrosion ofSteel In Concrete And Its ProtectionAbstract：From being create to twenty-first century，Reinforced concrete structure experienced a period of development for a long time, and still plays the most important part of the building structure. However, the actual situation of the project shows that in recent years, the damage caused by durability problems in existing reinforced concrete structure is more and more serious, which is leaded by the orrosion of steel bar give a large part. Therefore, it is necessary to do research on the influence of reinforcement corrosion on the durability of concrete structures. Especially the influence factors of steel corrosion in concrete and the measures taken in response to these factors.Keywords：reinforced concrete structure；durability；corrosion；prevention measures0 引言最开始人们认为，钢筋混凝土结构很好地结合了钢筋与混凝土材料的优点，可模性好、可塑性强、整体性好、耐久性好、后期维护费用较低以及易于就地取材等诸多优点使得当今世界上的建筑大多选择采用钢筋混凝土结构。
混凝土的钢筋锈蚀ppt课件
表面涂层 沥青、煤焦油类：用于地下工程，有较好的防水、防腐性能， 价格低廉。 油漆类：耐碱、弹性。一般不能在潮湿基面上施工，易老化、 不耐久。 防水涂料：有效防止水、水汽进入混凝土中，则能起到防止、 减缓钢筋混凝土腐蚀的效果。 树脂类涂料：环氧树脂、己烯基树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等 都可用于混凝土的面层涂料，以环氧树脂为主的 涂层，有较好的防护性能和耐久性，可用于较严 酷的腐蚀环境中。
破坏钝化膜
腐蚀宏观电池
混凝土
腐蚀坑
钢筋钝化层
钢筋
Cl-在钢筋锈蚀中的作用
氯离子是极强的阳极活(去钝化)剂。在水泥的浸出液中，即使其pH值还很高(如达到13)，只要有4~6mg/L浓度的氯离子，就足以破坏钢筋钝化膜。 Fe2++2Cl-+4H2O-----FeCl2.4H2O FeCl2.4H2O-----Fe(OH)2+2Cl-+2H++2H2O 氯离子虽然并不构成腐蚀产物，在腐蚀中也不消耗，但作为促进腐蚀的中间产物，会给腐蚀起催化作用。
电化学保护法: 根据腐蚀电池原理，强制使钢筋成为原电池 阴极而受到保护不发生锈蚀的一种防锈技术。
Fe→Fe++＋2e Fe←Fe+++2e+Me(充负电)
混凝土中钢筋阴极保护示意 (a)-外加电流法；(b)-牺牲阳极法 1-混凝土；2-钢筋(阴极)；3-铸铁阳极；4-直流电源；5-水；6-镁阳极
混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施
混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施混凝土耐久性是指混凝土构件在长期使用条件下抵抗各种破坏因素作用而保持其原有性能的性质。
近年来，随着混凝土技术的发展，高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视，混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。
标签：混凝土耐久性；主要因素；提高措施1.影响混凝土耐久性的主要因素1.1混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。
如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。
在钢筋混凝土中、由于水分与空气的渗透、会引起钢筋的锈蚀。
钢筋的锈蚀导致其体积增大、造成钢筋周围的混凝土保护层的开裂与剥落、使钢筋混凝土结构失去其耐久性。
渗透性对混凝土的抗冻性也有重要的影响。
因为渗透性决定了混凝土可能为水饱和的程度。
渗透性高的混凝土、其内部孔隙为水分充满、在水的冰冻压力作用下、混凝土内部结构更易于产生损伤与破坏。
因此可以说、混凝土的抗渗性是其耐久性的第一道防线。
混凝土与其微观结构的劣化和侵蚀性介质的传输有关、混凝土的渗透性取决于其自身的微结构和饱和水程度、是决定混凝土性能劣化的关键因素。
因此可能通过检测混凝土的渗透性来评估其耐久性。
1.2混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。
从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。
这些因素包括：水分迁移路径的距离、混凝土的孔结构、混凝土的饱和度、混凝土的抗拉强度以及冷却速度等。
提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施；（1）引气：这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。
一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。
而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。
（2）控制水灰比：水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。
一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。
钢筋混凝土构件的耐久性分析
钢筋混凝土构件的耐久性分析一、前言随着建筑结构工程的不断发展，钢筋混凝土构件作为建筑结构中最为重要的一部分，其耐久性成为了工程师们所关注的焦点。
本文旨在通过对钢筋混凝土构件耐久性的分析，为工程师们提供一些参考资料，帮助他们更好地设计、建造和维护钢筋混凝土构件。
二、钢筋混凝土构件的耐久性钢筋混凝土构件在使用过程中，其耐久性是一个十分重要的指标，因为过早的失效可能会对建筑结构安全带来巨大的威胁。
钢筋混凝土构件的耐久性可以从以下几个方面进行分析。
1. 水泥的性质钢筋混凝土中的水泥是起到粘结作用的重要材料，其水化反应是建筑材料中最为复杂的反应之一。
水泥的成分、质量和加工工艺等因素都对其性质有着重要的影响，这将直接影响到钢筋混凝土结构在使用过程中的耐久性。
2. 钢筋的腐蚀钢筋在钢筋混凝土构件中起到了加强钢筋混凝土的作用，但因为其自身的材料特性，具有易腐蚀性。
当钢筋表面的被腐蚀物质产生后，钢筋表面的保护层就很容易被破坏，这将导致钢筋丧失了防腐蚀的功能。
随着时间的推移，钢筋表面的腐蚀越来越严重，其强度也逐渐下降，从而使钢筋混凝土构件的耐久性得到了影响。
3. 冻融循环当钢筋混凝土构件遭遇到高温干燥、低温冻结等环境的逆境时，水分的体积性膨胀与收缩会直接影响到其耐久性。
在钢筋混凝土材料中，水的体积变化会导致混凝土表面开裂、破碎等现象，这将导致钢筋混凝土工件的强度和耐久性大大降低。
4. 剪切和冲击钢筋混凝土构件在使用过程中，往往会受到剪力及冲击力的作用，这将对钢筋混凝土构件的力学特性和耐久性造成不同程度上的影响。
比如，在剪切作用的下，钢筋混凝土工件会产生一些不可逆的塑性变形，这将导致其强度和可靠性逐渐下降，从而影响其耐久性。
三、提高钢筋混凝土构件的耐久性当我们认识了钢筋混凝土结构中耐久性所涉及的不同方面的因素时，我们便可以像工程师那样，从各个方面提高钢筋混凝土构件的耐久性。
1. 选用高质量的材料钢筋混凝土结构中，选用高质量的材料是保证其强度和耐久性的关键，因为材料的性质直接决定了钢筋混凝土结构的最终性能。
混凝土结构耐久性设计中应该考虑哪些因素
混凝土结构耐久性设计中应该考虑哪些因素混凝土结构在现代建筑中占据着重要地位，然而，要确保其在长期使用过程中保持良好的性能和安全性，耐久性设计至关重要。
在进行混凝土结构耐久性设计时，需要综合考虑多个因素，下面我们来详细探讨一下。
首先，环境因素是影响混凝土结构耐久性的关键之一。
不同的环境条件对混凝土的侵蚀作用差异显著。
例如，在沿海地区，混凝土结构会长期受到氯离子的侵蚀，这可能导致钢筋锈蚀，从而降低结构的承载能力。
在寒冷地区，冻融循环是常见的问题，反复的冻结和融化会使混凝土产生裂缝和剥落。
此外，酸雨、化学腐蚀等环境因素也会对混凝土结构造成损害。
因此，在设计时，必须充分了解建筑物所处的具体环境条件，有针对性地采取防护措施。
材料的选择和质量控制对于混凝土结构的耐久性有着直接的影响。
水泥的品种和性能会影响混凝土的强度发展和抗渗性。
优质的水泥能够提供更好的耐久性。
骨料的质量也不容忽视，其中含有的有害物质如碱骨料反应成分可能导致混凝土内部膨胀开裂。
此外，外加剂的使用可以改善混凝土的性能，但要注意其相容性和合理用量。
在配合比设计方面，要确保水灰比适当，以保证混凝土的密实度和抗渗性。
钢筋的防护也是耐久性设计的重要环节。
钢筋的锈蚀是导致混凝土结构耐久性下降的主要原因之一。
为了防止钢筋锈蚀，一方面要保证混凝土具有足够的厚度来覆盖钢筋，另一方面可以采用防锈钢筋或者对钢筋进行表面处理，如镀锌、涂环氧树脂等。
同时，在设计中要合理布置钢筋，避免钢筋过于密集，以减少混凝土振捣不密实的可能性。
混凝土结构的裂缝控制对于耐久性至关重要。
裂缝的出现会为侵蚀性介质提供进入混凝土内部的通道。
在设计时，要通过合理的结构布置和计算，控制混凝土构件在正常使用条件下的裂缝宽度。
同时，施工过程中的养护措施也对减少裂缝的产生起着重要作用。
施工质量是保证混凝土结构耐久性的重要环节。
施工过程中的振捣是否密实直接影响混凝土的强度和抗渗性。
模板的安装质量、脱模时间的控制等都会对混凝土表面质量和耐久性产生影响。
混凝土构件的防腐措施
混凝土构件的防腐措施一、前言混凝土是建筑结构中常用的材料，但它也有其缺陷，比如易受化学和物理因素的影响，导致腐蚀和损坏。
因此，混凝土的防腐措施至关重要。
本文将详细介绍混凝土构件的防腐措施。
二、混凝土构件的腐蚀形式混凝土构件的腐蚀形式主要包括以下几种：1. 钢筋锈蚀：混凝土中的钢筋受环境因素的影响，如氧气、水分和二氧化碳等，会发生锈蚀，从而导致混凝土的剥落和损坏。
2. 碳化：混凝土中的碱性水泥石与二氧化碳发生反应，形成碳酸钙，使混凝土的pH值下降，从而影响混凝土的强度和耐久性。
3. 氯盐腐蚀：混凝土中的氯离子会侵蚀钢筋，导致钢筋锈蚀，从而引起混凝土的剥落和损坏。
4. 冻融损伤：混凝土中的水分在低温环境下结冰膨胀，从而导致混凝土的损坏。
三、混凝土构件的防腐措施1. 使用高性能混凝土高性能混凝土具有较高的强度和耐久性，能够有效防止混凝土的腐蚀和损坏。
常用的高性能混凝土包括高性能水泥混凝土、高性能粉煤灰混凝土和高性能硅灰石混凝土等。
2. 表面涂层表面涂层是一种常用的混凝土防腐措施，可以保护混凝土的表面免受化学和物理因素的影响。
常用的表面涂层包括环氧涂料、聚氨酯涂料和丙烯酸酯涂料等。
涂层的厚度和质量应根据具体情况进行选择。
3. 防水处理防水处理可以防止混凝土中的水分侵入，从而减少混凝土的腐蚀和损坏。
常用的防水材料包括聚氨酯防水涂料、高分子防水卷材和水泥基防水涂料等。
4. 防腐涂层防腐涂层可以保护钢筋免受腐蚀，从而延长混凝土的使用寿命。
常用的防腐涂层包括环氧涂料、聚氨酯涂料和酚醛涂料等。
5. 加固处理加固处理可以提高混凝土的强度和耐久性，从而减少混凝土的腐蚀和损坏。
常用的加固材料包括碳纤维布、玻璃钢和钢板等。
6. 添加防腐剂添加防腐剂可以防止混凝土中的钢筋锈蚀和氯盐腐蚀，从而延长混凝土的使用寿命。
常用的防腐剂包括氯化钙、硝酸钙和硝酸钾等。
四、结论综上所述，混凝土构件的防腐措施包括使用高性能混凝土、表面涂层、防水处理、防腐涂层、加固处理和添加防腐剂等。
对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性研究_1
对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性研究发布时间：2022-10-11T01:29:35.210Z 来源：《建筑实践》2022年10期5月（下）作者：吴晴志[导读] 建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标吴晴志身份证号：43250219810926**** 广西壮族自治区林业勘测设计院摘要：建筑混凝土结构部位的耐久程度属于其一项关键指标，而钢筋部分的锈蚀是混凝土构件耐久性指标的一项关键影响因素。
如果钢筋混凝土的耐久性发生减弱，失去了对钢筋部分的支撑和保护的效果，水泥混凝土出现中性化或者是发生裂开等问题，没有了碱性性质的混凝土对于钢筋部分的保护，其钝化膜就会出现剥离并出现锈蚀。
文章主要讨论了钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响，通过文献调研及个人在工作过程中的总结，分析了钢筋的锈蚀机理，影响钢筋锈蚀的因素，及预防钢筋锈蚀以及提升混凝土结构耐久程度的方案。
关键词：钢筋；水泥；混凝土；耐久程度；钢筋锈蚀 1研究背景建筑构件的功能和特性主要包括其安全特性、通用特性以及结构的耐久程度等三个主要层面。
这当中耐久程度有关的要求是指在正常维护条件下结构不发生严重的风化、腐蚀、脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等。
各种因素对混凝土耐久性的影响程度是不同的。
影响混凝土耐久性的因素按如下因素进行了排列：钢筋锈蚀、冻融破坏和可能出现侵蚀的外部环境带来化学以及物理方面的效应。
钢筋部位出现锈蚀属于钢筋水泥混凝土结构的耐久程度受到削弱以及破坏的最重要的原因之一。
2钢筋部分发生锈蚀现象的原理2.1锈蚀现象发生的原理我们分析金属材料发生腐蚀现象的各种原理，发现可以将其划分为化学方面的腐蚀以及电化学方面的腐蚀现象两大种类。
一般状态之下，电化学方面的腐蚀现象要比化学方面的腐蚀现象发展的速度快得多，同时发生的场合也更加普遍，对于建筑结构造成的危害也就更大。
水泥混凝土的构件中钢筋部位发生腐蚀现象通常是金属铁和电解质间发生了相互作用，是一种电化学方面的腐蚀现象。
调研报告混凝土结构承载能力及耐久性评估
①钢筋腐蚀后，使钢筋旳有效截面面 积降低；
②钢筋腐蚀后，力学性能劣化，强度 降低；
第二章 混凝土构造承载能力及耐久性评估
§2-2考虑钢筋腐蚀影响旳承载能力评 估措施
③钢筋腐蚀后，混凝土保护层开裂甚 至脱落，使混凝土旳有效断面降低；
④钢筋腐蚀后，钢筋与混凝土之间旳 粘结性能退化，影响钢筋与混凝土旳共 同工作。详细体现形式如下：
第二章 混凝土构造承载能力及耐久性评估
§2-2考虑钢筋腐蚀影响旳承载能力评 估措施
（2）斜截面抗剪承载力
对在役构造旳斜截面抗剪承载力计 算，应考虑斜裂缝对混凝土抗剪承载力 旳影响，及钢筋锈蚀对箍筋和弯起钢筋 抗剪承载力旳影响。
§2-2考虑钢筋腐蚀影响旳承载能力评 估措施
2
1
2
钢筋混凝土梁构造裂缝
2、考虑钢筋腐蚀影响旳承载能力计算 （1）正截面抗弯承载力
对使用数年旳在役构造进行承载能 力评估时，应考虑钢筋腐蚀旳影响。
假如受压区混凝土截面损失较大时， 则应考虑其对承载力旳影响。
第二章 混凝土构造承载能力及耐久性评估
§2-2考虑钢筋腐蚀影响旳承载能力评 估措施
图2-1 考虑钢筋腐蚀影响旳受弯构件 正截面承载力计算简图
• 如将构造位移、应变等实测值与理论 计算值列表进行比较。如下表：
• 静载试验位移成果整顿表
• 二、动载试验成果旳整顿分析
• 桥梁构造动载试验成果主要涉及桥梁 构造旳动力特征和动力反应。
• （一）桥梁构造旳动力特征
• １、桥梁构造旳动力特征只与构造本身旳 固有性质有关，而与荷载等其他原因无关， 它是构造振动系统旳基本特征，是进行构 造动力分析所必须旳参数。
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钢筋锈蚀对混凝土构件耐久性的影响分析
摘要：本文针对一般环境下的钢筋混凝土构件，取锈蚀裂缝宽度1mm为危险点，即结构耐久性终结的标志，并提出了基于结构构件性能的使用寿命预测模型，分为钢筋表面去钝化时间、钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间及保护层裂缝至1mm时间三个阶段，结合某工程实例进行耐久性分析，并提出一些防治措施，供相关工程技术人员参考。
关键词：钢筋混凝土；耐久性；钢筋锈蚀；保护层
中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：
1、前言
目前钢筋混凝土已成为各类工程建设领域中最主要的建筑材料之一，广泛应用于工业与民用建筑、公路及铁路桥梁、海洋及港口工程等。
然而在环境侵蚀介质（如氯化物、二氧化碳等）作用下，混凝土对钢筋的保护作用随着时间的推移而减弱，导致混凝土中的钢筋发生锈蚀。
研究表明，钢筋锈蚀不仅减小了钢筋的有效面积，而且将使混凝土与钢筋粘结性能退化，承载能力与适用性都明显下降，结构使用寿命缩短。
由于剩余使用寿命预测是在役钢筋混凝土结构修复、加固或拆除的决策依据，因此对在役钢筋混凝土结构提出合理的评估指标是一项非常重要的研究课题。
2、钢筋混凝土结构锈蚀破坏过程模型
2.1 tutti模型
对于早期混凝土结构使用寿命的预测，一个工人的模型就是
tutti模型，如图2.1所示。
图2.1 混凝土中钢筋锈蚀模型
在该模型中，tutti假定混凝土是匀质且没有裂纹的。
使用寿命由两个阶段组成，及锈蚀初始阶段（也作诱导阶段）和发展阶段。
锈蚀初始阶段是指新建结构投入使用后，在外界侵蚀介质（如氯化物、二氧化碳等）的影响下，钢筋处于钝化状态，没有锈蚀，在本阶段结束钢筋才开始锈蚀，锈蚀初始期的长短就是环境中氯离子渗入混凝土保护层，钢筋表面氯离子浓度达到临界值，室钢筋表面去钝化所需时间；锈蚀发展阶段是指钢筋开始锈蚀后，直至发展到可接受的最大锈蚀程度所经历的时间，此阶段钢筋锈蚀率取决于水分和氧进入混凝土的速率和温度。
tutti模型概念清楚，但未考两次发展期修饰率的变化，在使用中如何确定可接受的最大锈蚀程度是值得研究的问题。
2.2 改进模型
对于钢筋混凝土结构耐久性寿命的终结标志，不同专家有不同的看法。
某些学者将耐久性寿命终结标志规定为混凝土中钢筋开始出现锈蚀，这仅考虑了钢筋锈蚀破坏的第一阶段，显然过于保守；另一些学者将耐久性寿命终结标志规定为混凝土保护层开裂，这与现行混凝土结构设计规范中正常使用阶段允许出现裂缝相矛盾。
依据《民用建筑可靠性鉴定标准》第4.2.6条之规定“因主筋锈
蚀产生沿主筋方向的裂缝，其裂缝宽度已大于1mm”应视为不适于继续承载的裂缝，因此对于一般混凝土构件保护层纵向裂缝宽度达到1mm时可视为结构寿命终结的标志，则混凝土结构耐久性寿命td 可表示为
td=t1+t2+t3
式中：t1——钢筋表面去钝化所需时间；
t2——钢筋开始锈蚀至保护层开裂所需时间；
t3——保护层开裂至裂缝宽度达到1mm所需时间。
其结构使用寿命模型如图2.2，
图2.2 结构使用寿命模型图
（1）诱导期t1，即结构投入使用后至钢筋开始锈蚀之前的时段；（2）锈蚀膨胀器t2，即从混凝土膨胀开始至保护层开裂的时段；（3）裂缝发展期t3，保护层开裂后钢筋锈蚀至裂缝宽度加大甚至剥落。
上述两个模型最主要的区别在于后者各时段采用结构性能作为
中介标准，更接近实际工况。
3、混凝土结构耐久性寿命评估
3.1 钢筋表面去钝化时间
根据钢筋锈蚀的机理，钢筋表面脱钝是导致锈蚀发生的前提条件，对于普通环境下的混凝土构件，一般是将碳化深度达到钢筋表面作为钢筋脱钝、锈蚀开始的标志。
目前公认的碳化深度预测模型为
式中：——混凝土碳化深度；
——碳化速度系数；
——结构服役时间。
由上式可知，在得知保护层厚度和现阶段碳化深度的条件下便可确定钢筋开始锈蚀的时间t1。
3.2 钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间
根据南京河海大学吴谨的氯离子环境下钢筋混凝土结构锈裂损
伤研究可知，钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间t2：
式中：——铁锈生成速度，；
——与锈蚀产物成分有关；
d——钢筋直径；
——平均锈蚀电流，可现场实测。
3.3 保护层开裂至裂缝达到寿命终结时间
近似考虑钢筋锈蚀以均匀速度进行，则保护层开裂至1mm的时间：式中：——钢筋截面损失速度；
——裂缝宽度为1mm时的钢筋重量损失率。
综上所述，即可对混凝土结构耐久性寿命td进行预测：
td=t1+t2+t3
4、工程实例
4.1 概况
本文以某大堤钢筋混凝土护栏为工程实例，详见表1：
表1：护栏构件及相关参数
计算参数：=2.0，=0.18，=3600kg/m3，d0=12.5，=0.523，
ccr=0.154%（占混凝土重）。
使用水溶法实测混凝土表面氯离子浓度=0.513%（占混凝土重），钢筋周围混凝土氯离子浓度=0.412，根据现场实测数据进行耐久性寿命评估（详见表2）。
表2构件使用寿命评估值（年）
4.2结论
（1）本文在讨论混凝土结构耐久性寿命定义的基础上，剔除混凝土结构耐久性寿命标志，对于地下室结构或水池管道结构可以规定为保护层开裂作为寿命终结标志；而一般混凝土结构则可以规定为保护层开裂后发展至一定宽度作为使用寿命终结标志。
（2）提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估方法，并通过计算可知，氯离子环境下控制钢筋混凝土保护层厚度，混凝土强度等级及水灰比室提高构件使用寿命的重要措施。
（3）本文中构件使用寿命模型对象为某大堤护栏，均为自承重构件（非受力构件），因此具有一定的局限性。
参考文献
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