钢筋锈蚀对混凝土梁的作用
钢筋锈蚀对混凝土梁的作用
卢媛媛
（扬州大学，江苏扬州 225009）
摘要：本文从钢筋锈蚀原因、锈蚀损伤分析和承载力等方面论述了钢筋锈蚀对混凝土梁的影
响，阐述了目前对于锈蚀钢筋混凝土构件尤其是混凝土梁的主要研究成果，提出了今后的研
究发展方向。
关键词：钢筋混凝土梁 钢筋锈蚀 承载力 损伤分析
一、引言
建筑结构中钢筋混凝土构件，由于其具有良好的力学性能而被广泛使用。然而，由于
材料老化、不良使用条件(工业环境、海洋环境等)、环境污染(酸雨频繁、CO2浓度增高等)、
使用方法不当(高速公路和桥梁桥面撒盐除冰等)等因素的影响，造成钢筋锈蚀问题已成为
混凝土结构中的普遍现象，从而降低了结构的使用性和耐久性,甚至导致结构失效(如柏林
议会大厅的倒塌)。
因此，钢筋混凝土结构的腐蚀问题,其中最主要的是钢筋锈蚀问题己成为世界性的严
重问题。文献[1]中提到日本约有21.4%的钢筋混凝土结构损坏是由钢筋锈蚀引起的；美国
的腐蚀问题中与钢筋锈蚀有关的高达40%；英国建造在海洋及有氯化物介质中的混凝土结
构，因钢筋锈蚀而需修复的达36%；阿拉伯海湾地区因其气候多变等原因，致使很多混凝
土结构在10～15年间即达到惊人的腐蚀程度。中国混凝土网 [2005-4-30]也报道，美国每
年因混凝土耐久性问题，损失数百亿美元，每四个因耐久性破坏的建筑中就发生一例钢筋
锈蚀破坏；中国每年因混凝土内部钢筋锈蚀导致结构破坏也损失数十亿人民币。因此，关
于钢筋锈蚀的问题，已经引起了世界上的普遍关注。
钢筋混凝土中钢筋的锈蚀使混凝土构件力学性能退化，从而降低结构的可靠度。因此,
对混凝土中锈蚀钢筋的研究，为进一步研究锈蚀钢筋混凝土构件性能退化及可靠度评价具
有重要的意义。
二、钢筋锈蚀损伤产生的原因
建筑中常用的钢材为碳素结构钢和结构低合金钢，其化学组成除 Fe 外，还含有少量其
他金属 (Mn、V、Ti) 和非金属 (Si、C、S、P、O、N ) 元素并形成固熔体、化合物或机械
混合物的形态共存于钢材结构中；此外还有许多晶界面和缺陷。钢筋表面氧化膜被破坏后，
当钢材表面从空气中吸收溶有 CO2 , O2 或 SO2 的水分，形成一种电解质的水膜时，就会
在钢材表面层的不同成分或晶界面之间构成无数微电池（腐蚀电池）。阳极和阴极反应构成
整个腐蚀过程，这即为电化学腐蚀。结果生成的氢氧化亚铁 Fe(OH)2 在空气中又进一步被
氧化成氢氧化铁 Fe(OH) 3 。钢材中的 Fe 变成 Fe2O3 体积膨胀 4 倍，在少氧条件下
Fe(OH)3 氧化不很完全的部分形成 Fe2O4 （黑锈），体积膨胀 2 倍。
埋在混凝土中的钢筋发生锈蚀以后，其产生铁锈的体积是相应钢筋体积的2～4倍，铁
锈向四周膨胀，而钢筋四周的混凝土则限制它的膨胀,产生了交界面上的压力，这种压力就
称为钢筋锈胀力。
混凝土中钢筋锈蚀是一个复杂的、逐渐变化的电化学过程，最终锈蚀产物的形式取决于
钢筋所处的环境条件，如供氧情况、湿度、孔隙水溶液pH值等等.锈蚀产物的体积比被腐蚀
钢筋体积要大得多，因锈蚀产物最终形式不同而异。锈蚀产物的体积膨胀使钢筋周边混凝土
产生环向拉应力，当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在钢筋与混凝土界面处将出现内
部径向裂缝。随着钢筋锈蚀的进一步加剧，内部径向裂缝向混凝土表面发展，混凝土保护层开裂产生顺筋方向的锈胀裂缝,甚至保护层脱落。虽然其退化过程是逐渐的，但最后造成的
构件破坏时突然的和脆性的。
钢筋锈蚀有相当长的过程，先是在裂缝较宽处的个别点上“坑蚀”，继而逐渐形成“环蚀”，
同时向两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋截面削弱。由于铁锈是疏松、多孔、非共格结构，极
易透气和渗水，因而无论铁锈多厚都不能保护内部的钢材不继续锈蚀，上述反应将不断进行
下去，严重时，体积膨胀，导致沿钢筋长度的混凝土出现纵向裂缝，并使混凝土保护层剥落，
习称“暴筋”，从而截面承载力降低，最终失效。
主要的影响因素：
（ 1 ） 含氧水分：钢筋锈蚀反应必须有氧参加，因此在混凝土中的 含氧水分是钢筋
发生锈蚀的主要因素 。如果混凝土非常致密，水灰比又低，则氧气透人困难，可使钢筋锈
蚀显著减弱。
（ 2 ） 氯离子：氯离子的存在将导致钢筋表面氧化膜的破坏，并与 Fe 生成金属氯化
物，对钢筋锈蚀影响很大。因此氯离子含量应予严格限制。
（ 3 ） 混凝土保护层厚度：混凝土保护层厚度大时，碳化并破坏钢筋表面氧化膜的时
间就越长，故增大混凝土保护层厚度可以延缓钢筋的锈蚀。
三、钢筋锈蚀损伤分析
（一）、钢筋与混凝土之间的粘结是保证钢筋与混凝土两种材料共同工作的前提。
锈蚀后钢筋与混凝土的粘结性能有明显的退化，包括粘结强度、粘结刚度的退化，这
种退化将严重影响结构的性能。贾福萍等[2]在锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化机理试验结果
与模拟分析结果表明，钢筋锈蚀将导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退化，其退化原因如下：
当混凝土中的钢筋锈蚀后，在钢筋与混凝土界面上生成疏松的锈层, 钢筋锈层体积膨胀导致
钢筋与混凝土之间的接触表面状况改变，从而降低钢筋与混凝土之间的粘结作用，破坏钢筋
表面与混凝土之间的化学胶着力，并降低了钢筋与混凝土之间的摩擦力；同时，钢筋锈层体
积膨胀对钢筋周围混凝土产生径向膨胀力作用，当径向膨胀力达到混凝土抗拉强度时，混凝
土开裂，混凝土开裂导致混凝土对钢筋的约束作用降低；对变形钢筋, 变形肋的锈损将降低
钢筋与混凝土之间的机械咬合作用。所有这些因素都将导致钢筋与混凝土之间的粘结性能退
化。
1. 粘结性能的退化主要与钢筋的锈蚀率、钢筋直径和混凝土保护层厚度有关,详见金伟
良[3]。
(1)随钢筋锈层厚度增加，钢筋锈胀力迅速增加，即锈蚀率对钢筋锈胀力影响很大；(2)
铁锈体积膨胀率对钢筋锈胀力不大；(3)混凝土强度对钢筋锈胀力影响不大，但影响混凝土
保护层胀裂时刻钢筋锈胀力终值的大小；(4)随混凝土保护层厚度的增加，钢筋锈胀力有较
小的增加量，混凝土保护层厚度对钢筋锈胀力的影响也较小；(5)随钢筋直径的增加，钢筋
锈胀力减小，钢筋直径对钢筋锈胀力的影响也较小，但钢筋直径对钢筋锈胀力的影响程度大
于混凝土保护层厚度和混凝土等级的影响。
2. 钢筋的粘结性能退化模型
目前的粘结试验方法主要可以分为中心拔出试验和梁式或半梁式试验。文[4,5]利用电化
学快速锈蚀方法研究了锈蚀量对粘结强度的影响，文[6]中,用实际工程混凝土构件研究了锈
胀裂缝与粘结强度的关系。
3. 钢筋粘结性能退化的表现
a.锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化主要表现在结构承载能力下降、延性下降。由于锈
蚀钢筋混凝土梁延性降低很大，梁破坏时的塑性性质明显降低，脆性性质明显增加。
b.锈蚀钢筋的力学性能退化主要表现在屈服强度下降和延伸率下降，退化原因是钢筋坑
蚀引起的应力集中。当钢筋平均锈蚀率小于5%时，由于坑蚀影响较小,退化影响不明显。随锈蚀率的增大,坑蚀逐渐明显,退化影响增大。
c.锈蚀钢筋的粘结性能退化主要表现在粘结应力与粘结剪切刚度下降。性能退化主要由
钢筋平均锈蚀率、钢筋直径和混凝土保护层厚度控制。
d.由于钢筋锈蚀的不均匀性,钢筋锈蚀程度用平均锈蚀率(钢筋铁锈蚀重量与钢筋原重量
比)表示。
（二）、基本性能退化与结构性能退化关系
1.在钢筋屈服阶段,当锈蚀量较大时，钢筋力学性能的严重退化将影响钢筋混凝土梁的承
载能力与延性。
2.当锈蚀量较小时，尽管粘结性能产生了退化，但还能够在钢筋与混凝土之间建立起足
够的粘结应力，使钢筋强度得到充分的发挥,梁承载力的下降主要取决于钢筋强度的下降。
当锈蚀量较大时，粘结性能的退化已不能在钢筋与混凝土之间建立起足够的粘结应力，钢筋
的强度不能得到充分的发挥，梁的承载能力下降主要受粘结性能的影响，而钢筋强度的退化
不起控制作用。
3.在支座锚固区段，当锈蚀率较大情况下，钢筋粘结破坏将导致结构的破坏，形式从延
性破坏变为脆性破坏。
（三）、锈蚀钢筋混凝土梁的破坏形态与钢筋的锈蚀程度的关系：
在钢筋锈蚀量较小、未出现锈胀裂缝时，梁基本完好，其受力裂缝与未锈蚀梁的裂缝分
布特征一致，锈蚀梁的破坏形态与未锈蚀梁完全相同；
随着钢筋锈蚀量增加，出现了锈胀裂缝，由于钢筋和混凝土之间的粘结性能退化减弱了
钢筋与混凝土的应力传递，梁在加载过程中受拉区垂直裂缝稀少，间距增大，分布更不均匀，
接近支座处斜裂缝逐渐与沿受拉主筋方向的纵向裂缝连接。此时若钢筋锈蚀并不十分严重，
梁底部分布的若干裂缝随荷载增加，各裂缝都有一定的发展，到破坏时各裂缝均较明显。但
梁底部出现裂缝的荷载基本相同，即钢筋锈蚀率并不影响钢筋混凝土梁的开裂荷载；对钢筋
严重锈蚀、粘结力几乎丧失的情况，梁底裂缝往往仅某一处发展，梁破坏时仅此处的裂缝很
明显，钢筋不能充分发挥其强度与塑性性能，梁的破坏形态由适筋延性破坏转为钢筋粘结撕
裂的脆性破坏；
当锚固区受拉主筋与箍筋严重锈蚀时，锈蚀梁可能发生钢筋锚固破坏。
四、钢筋锈蚀对承载力的影响
在锈蚀开裂前，依据平截面假定，考虑锈胀力引起钢筋周围混凝土双向应力状态，建
立了锈蚀开裂前梁的承载力评估模型。在锈蚀开裂后，由于钢筋与混凝土粘结损失较大，各
截面钢筋与其位置处的混凝土应变不再相等，因此现行规范的梁的承载力计算公式不再适
用。采用无粘结预应力混凝土设计方法，建立了锈蚀开裂后梁的承载力评估模型。
吴瑾与吴胜兴在《锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估》中建立的模型：
图1 界面极限应力应变
图2 锈蚀开裂混凝土梁计算模型
)]2/(1[00ysSSfhAMσβσ−=
式中:Ａs———锈蚀后钢筋面积；σs———锈蚀后无粘结钢筋极限应力；ｆy———钢
筋锈蚀后钢筋屈服强度。
他们建立的锈蚀开裂前后梁的承载力评估模型与牛荻涛等[9]试验结果吻合较好，可用于
锈蚀钢筋混凝土梁的承载力评估。 锈蚀梁承载力计算模型锈蚀梁承载力计算模式的建立是一个极为复杂的问题。锈蚀钢
筋混凝土梁承载力试验结果表明，钢筋锈蚀主要从力学性能与粘结性能退化两个方面影响梁
的承载力，导致钢筋与混凝土不能很好地协同工作。目前,在锈蚀梁承载力计算中，有关钢
筋截面损伤与力学性能退化的考虑人们已经取得了共识，但粘结性能退化如何考虑，尤其是
在承载力计算模式中如何处理是未能解决的难题。
限于目前的研究水平，从工程应用角度出发，立足于现行计算理论，牛荻涛等[10]提出
实用的锈蚀梁承载力计算模型。
suM=)2/(01xhbxfkcs−α
bfFAfx
cytsy
111α+=
式中, suM为锈蚀梁抗弯承载力；11syAf 为未锈钢筋的屈服拉力；Ｆyt 为锈蚀钢筋的
屈服拉力；ｆc为混凝土轴心抗压强度；α1为受压区混凝土矩形应力图所取应力与混凝土
抗压强度设计值的比值；ｂ为截面宽度;ｈ0为截面有效高度；ｋs称为协同工作系数，主要
考虑粘结性能退化导致梁受力模式改变对承载力的影响。
五、研究现状和发展方向
（一）、现在国内外大多数钢筋锈蚀量及钢筋锈蚀速率的模型，是在试验室中实现的，
而实际环境中的钢筋锈蚀，受到环境、受力状态等诸多因素的影响，是一个缓慢发展的过程。
因此,需要发展结构全生命周期内的钢筋。
（二）、混凝土中钢筋锈蚀会使构件的承载力下降、结构的性能劣化。而结构性能的劣
化是由化学及力学损伤等综合起来的一个过程，是荷载、环境、材料特性等因素共同作用的
混凝土裂缝成因及分类概述
1 引 言
混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观,更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。近年来,随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化,使得这一问题变得更为突出。然而,混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、控制措施以及修补方法作一些浅要分析。
2 混凝土裂缝的分类
2·1 按裂缝的成因划分
根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。
(1)结构性裂缝 由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。
(2)非结构性裂缝 由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80%,其中以收缩裂缝为主导[1~5]。
2·2 按裂缝产生的时间划分
(1)施工期间出现的裂缝[2,4] 包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。
(2)使用期间出现的裂缝[4] 包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。
2·3 按裂缝的形状划分
裂缝按形状可分为[4]:①纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作用引起:②横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起;③剪切裂缝,由于竖向荷载或震动位移引起;④斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于墙体混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起;⑤X形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的撞击作用或者地震荷载作用引起;⑥各种不规则裂缝,如反复冻融或火灾等引起的裂缝。此外,还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。
锈蚀钢筋混凝土梁粘贴钢板加固试验研究
２０１３年第６期（总第２８４期） Ｎｕｍｂｅｒ ６ ｉｎ ２０１３（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２８４） 混 凝 土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 理论研究 ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－３５５０．２０１３．０６．００３
锈蚀钢筋混凝土梁粘贴钢板加固试验研究
李凤兰，张军伟，侯朋兵，曲福来
（华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州４５００１ １）
摘 要： 制作了７根配筋率为Ｏ．８１％的钢筋混凝土适筋梁，模拟既有钢筋混凝土结构在受荷后的实际状况，对其中的６根梁经
预裂加载后采用电化学方法进行快速锈蚀，锈蚀试验按钢筋锈蚀率３％、６％和９％分为３组。采用粘贴钢板法对每组中的１根锈蚀钢
筋混凝土梁进行了加固处理。通过加载对比试验研究表明：粘贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的正截面应变符合平截面假定，且正
常使用性能得到明显改善、承载力达到了预期增强效果。粘贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和延伸高度，挠度
变化呈现弹塑性变形特征，延性破坏特征明显。加固梁基本上发生钢筋钢板屈服后的受压区混凝土压碎破坏，其承载力受钢筋锈
蚀率的影响较小。采用ｕ型钢板箍辅以螺栓锚固梁底的粘贴钢板，是保证粘贴钢板与锈蚀钢筋混凝土梁协同工作的必要措施。
关键词：锈蚀钢筋混凝土梁；粘贴钢板；加固；Ｕ型钢板箍；锈蚀率；裂缝；挠度；承载力
中图分类号：ＴＵ５２８．０１ 文献标志码：Ａ 文章编号： １００２—３５５０（２０１３）０６—０００９—０４
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｏｎｄｅｄ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｏｎ ｃｏｒｒｏｄｅｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍｓ
ＬＩＦｅｎｇｌａｎ，ＺＨＡＮＧＪｕｎｗｅｉ，ＨＯＵＰｅｎｇｂｉｎｇ，ＱＵＥｕｌａｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｉ￣ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＮｏａｈＣｈｍａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１，Ｃｈｉｎａ）
混凝土工程及环境作用等级
一、两本混凝土验收标准的主要差异
《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》
（TB10424—2003） 《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》
（铁建设[2005]160号）
适用范围 客货共线铁 客运专线铁
原材料 符合产品标准 比产品标准有提高
抗压强度龄期 28d 除预应力混凝土、喷射混凝土、蒸汽养护混凝土为28d外，其余为56d
检验项目 增加含气量、抗裂性、电通量等
增加温度、温差控制
增加钢筋保护层厚度的实体核查
二、设计使用年限、环境类别和作用等级
1．设计使用年限
设计使用年限分为3级：一级100年，二级60年，三级30年。
混凝土结构设计使用年限级别
设计使用
年限级别 设计使用年限 适用范围示例
一 100年以上 如桥梁的桩基、承台、墩台、梁以及隧道的主体结构等
二 60年以上 如路基支挡结构、轨道结构等
三 30年以上 如桥梁的人行道盖板等
2．环境类别及作用等级
环境类别分为5类：
碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境。
作用等级按其侵蚀的严重程度，分别划分为3～4个不同的环境作用等级。 环境类别及作用等级
不同类别环境的作用等级可按表1、2、3、4、5、所列环境条件特征进行划分。
表1碳化环境
环境作用等级 环境条件特征
T1 室内年平均相对湿度<60%
长期在水下（不包括海水）或土中
T2 室内年平均相对湿度≥60%
室外环境
T3 水位变动区
干湿交替
注：当混凝土薄型结构的一侧干燥而另一侧湿润或饱水时，其干燥一侧混凝土的碳化环境作用等级应按T3级考虑。
表2氯盐环境
环境作用等级 环境条件特征
L1 长期在海水水下区
离平均水位15m以上的海上大气区
离涨潮岸线100m～300m的陆上近海区 L2 离平均水位15m以上的海上大气区
离涨潮岸线100m以内的陆上近海区
海水潮汐区或浪贱区（非炎热地区）
L3 海水潮汐区或浪贱区（南方炎热地区）
空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施
第 1 页 共 9 页 空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施 赵阳 （吉林市市政设施管理处 吉林 132011） 摘 要：空心板梁是我国常用的小跨径梁体，但其在使用过程中混凝土常出现许多裂缝，本文通过对空心板梁各种类型的裂缝的汇总和成因分析，提出各类裂缝的防治和加固处理措施。 关键词：空心板梁；荷载裂缝；非荷载裂缝；裂缝形成的原因；维修处理措施 1 引言 空心板梁是目前我国中、小桥上部结构使用最为广泛的结构类型，其工作状态直接关系到桥梁的安全，而空心板梁日常使用中最常见的病害就是裂缝，虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，随着时间的推移桥梁结构逐渐由安全状态转化为危险状态，因此需准确分析空心板梁裂缝形成的原因，为其养护维修或加固提供技术依据。 空心板梁常见裂缝主要有两类：荷载裂缝和非荷载裂缝，在预应力混凝土梁和非预应力混凝土梁中两者的存在情况也不一样，预应力混凝土中以非荷载裂缝居多，而普通钢筋混凝土空心板梁常出现的裂缝为荷载裂缝，因此在裂缝分析中需准确测量其宽度和深度，判断裂缝的性质和成因，评价裂缝对结构安全的影响，提出养护或维修加固措施。 2 空心板梁荷载裂缝 2.1 普通钢筋混凝土空心板梁 2.1.1 梁底横向裂缝 普通钢筋混凝土空心板梁梁底横向裂缝是最为常见的裂缝类型，这种裂缝通常横第 2 页 共 9 页 向贯通梁底，裂缝位置基本位于空心板梁，基本位于1/4～3/4跨，这些裂缝是空心板梁在荷载作用下产生的正弯矩裂缝。 此类裂缝在检测过程中应注意裂缝的宽度，当裂缝宽度小于规范规定的限值（《城市桥梁养护技术规范》（CJJ 99-2003）和《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度限值分别为0.20mm、0.25mm，以下简称规范），不影响桥梁的承载能力，是正常的荷载裂缝；当裂缝宽度大于规范规定的限值，且梁底裂缝向两侧腹板延伸，尤其是跨中挠度出现较大变形，裂缝宽度扩展至空心板梁理论计算的中性轴高度时，此类病害往往出现在空心板梁对应的桥面铺装出现纵向贯通裂缝，梁间剪力铰遭到破坏，形成单梁受力状态，空心板梁受拉区钢筋处于屈服阶段或受压区混凝土中和轴的高度在不断上移，是空心板梁即将破坏的预兆，应引起足够的重视，应及时进行加固或更换梁板，典型图见图1。 若空心板梁梁底出现横向裂缝且对应桥面出现纵向贯通裂缝，加固措施为人工凿除原桥面铺装混凝土，修复梁间损坏的剪力铰，若空心板梁间铰缝钢筋损坏，须在空心板梁原剪力铰两侧植筋，然后用钢筋钢纤维混凝土重筑桥面铺装，并适当增加桥面铺装钢筋，并增设剪力钉，确保所设铺装层与主梁共同作用。 图1 松江区某桥空心板梁跨中严重下挠，该桥已拆除重建 2.1.2 梁底纵向裂缝 普通钢筋混凝土空心板梁梁底常会出现纵向裂缝，此类裂缝大多与空心板梁空腔第 3 页 共 9 页 最低处相对应，裂缝宽度较大，个别裂缝宽度达到0.5mm，往往部分裂缝表面有明显的渗水痕迹或白色结晶物析出,典型照片见图2。 纵向裂缝形成的原因是由于空心板梁底板混凝土中钢筋较密，粗骨料不易进入空腔最低处导致细骨料较多，此处也不易振捣(见图3)，使空腔最低处混凝土横向收缩应力较其它处大而开裂。裂缝表面明显渗水痕迹表明裂缝已贯通空腔底板厚度，裂缝渗水是由于空心板梁内积水所致，梁内积水是由于梁端堵头板破损，其上伸缩缝止水带失效或桥面连续处开裂，导致桥面雨水下渗并通过破损的堵头板进入梁空腔内。裂缝表面泛白是由于水从缝隙中渗出时将混凝土中Ca(OH)2带出，与空气中CO2作用形成白色CaCO3结晶。 裂缝处治措施：此类裂缝对承载能力并不影响，仅影响耐久性。应先对存在明显渗水痕迹的空心板梁梁底空腔较低处钻孔泄水，然后清洗裂缝表面，风干后涂刷渗透结晶型浆料两遍，封闭裂缝。 图2 空心板梁底纵向开裂并有明显渗水痕迹 梁底纵向裂缝梁底纵向裂缝 图3 空心板梁空腔底部振捣不密实而开裂 第 4 页 共 9 页 2.1.3 腹板竖向裂缝 普通钢筋混凝土空心板梁跨中腹板也经常会出现竖向裂缝（见图4），裂缝呈枣核形状，即两端细、中间粗，是典型的收缩裂缝，裂缝下端细是由于空心板梁底部配筋量大，上端由于逐渐延伸至受压区而消失，中间粗是由于腹板侧面中部纵向配筋较少，混凝土收缩而使缝宽加大。 值得注意的是，部分空心板梁腹板竖向收缩裂缝下端经常与梁底横向裂缝重合，容易造成收缩裂缝的长度误判为横向裂缝开裂高度。遇到这种情况应根据裂缝梁底横缝的宽度和跨中挠度变化加以区分。空心板梁竖向收缩裂缝不影响结构承载能力，仅影响耐久性，只需封闭裂缝即可。 图4 空心板腹板竖向裂缝 2.1.4 腹板斜向裂缝 普通钢筋混凝土空心板梁梁端时常出现斜向裂缝(见图5)，这类裂缝通常表现为两种形态：一种为中间宽两端细，呈枣核状，与梁体顺桥向呈45°夹角，为腹剪斜裂缝；另外一种为上细下宽，由竖向裂缝引伸而成的斜向裂缝，裂缝从主应力轨迹图上看，在剪弯区段截面的下边缘，主拉应力还是水平向，为弯剪斜裂缝。梁端斜裂缝是由于空心板梁梁端抗剪能力不足所致。裂缝处治措施：裂缝宽度不超过规范规定的限值时，进封闭裂缝即可；若裂缝宽度超过规范规定的限值应对梁端腹板进行加固，以提高其抗剪承载能力，通常采用粘贴钢板或梁端增大截面法加固。 第 5 页 共 9 页
钢筋质量通病产生的危害
简述钢筋质量通病产生的危害
在工程实践中，经常能遇到一些施工员和钢筋工，由于缺乏对钢筋知识的学习和认识。从而认识不到钢筋在房屋结构工程中起到的关键性的作用而野蛮施工。埋下了结构安全隐患。
因此我觉得那些正在工作的施工员和大学生们有必了解和掌握一些建筑结构的知识，特别是钢筋知识是很有必要的。对施工人员来说，只有掌握了建筑结构知识，才算是合格的施工员，才能确保工程结构的安全。
1、面筋高度不够 对悬挑结构产生的危害。例如悬挑雨篷或悬挑阳台板，如果上皮面筋被踏扁或没垫马凳与底筋重叠，当拆模时一种可能是悬挑板撩帘子（就是从根部折断）；一种可能是悬挑板（如阳台板）拆模板后没有问题，但当使用一定的年限，受了一定的荷载后突然阳台板从根部折断发生事故。在八九十年代这样的事故时有发生。悬挑结构是否折断，面筋的高度正确与否是关键，悬挑结构的受力点全在面筋上面，所以在施工时要严格控制面筋的高度及面筋上的保护层厚度。这样才能确保悬挑结构的安全。
2、面筋高度不够 对楼板产生的危害。现在的楼板是双层双向配筋的多。如果楼板的上皮面筋被踏扁或没垫马凳，与底筋重叠，那么产生的危害是第一是板面出现裂缝；第二是当你走在房间里楼板会颤动。这是因为楼板只有抵抗弯矩（拉力）的能力，而没有抵抗压力的能力了。
3、柱头无竖向筋 对柱产生的危害。如果柱头的竖向钢筋没有到顶端，那么，柱头的混凝土一定是沿水平方向产生裂缝。楼梯的梯柱柱头极易产生这种通病。原因是钢筋放样或下料时，把料下短了，绑扎时没有注意造成。从结构力学上分析，钢筋在混凝土里所起的作用就是传递荷载（力）的，如柱子受到压力后，它要释放应力，所以应力通过钢筋传递到下面的梁或基础里，因为钢筋消除了混凝土内的应力，所有混凝土不会产生裂缝。而混凝土没有传递荷载（力）的功能，在没有钢筋的帮助下受到的应力无处释放，最后只能将混凝土破坏释放应力。
4、露筋 对混凝土构件产生的危害。混凝土构件露筋是影响混凝土使用寿命的主要原因之一。钢筋暴露在混凝土外面时将会在空气里氧化锈蚀，接下去锈蚀向混凝土梁内部发展。
钢筋与混凝土的粘结滑移性能(读书报告)
钢筋与混凝土的粘结与滑移
读书报告
钢筋与混凝土的粘结与滑移读书报告
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钢筋与混凝土的粘结与滑移读书报告
一．概述
钢筋与混凝土的粘结是钢筋与外围混凝土之间的一种复杂的相互作用，通过它来传递二者的应力，协调变形。这是钢筋与混凝土两种材料组成的复合构件共同共做得基本前提。通常所谓粘结应力是指沿钢筋与混凝土接触面上的剪应力，实际上钢筋外围的混凝土的应力及变形状态要复杂得多粘结应力使钢筋应力沿钢筋长度而变化；反之，没有钢筋应力的变化，就不存在粘结应力。
1.裂缝出现前的粘结作用[1,2]
图1.裂缝出现前钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土间的粘结作用 P P
M2=M1+M M1
T2=T1+T T1
x M2=M1+M M1
理想分布 实际分布
st 钢筋与混凝土的粘结与滑移读书报告
2 图1给出了钢筋混凝土简支梁在两对称的集中荷载作用下的弯矩图。在梁的剪弯段（集中荷载和支座的部分）取出长度为∆x的梁段隔离体和钢筋的隔离体。由材料力学的相关知识可求得作用在钢筋隔离体两端的拉力：
11sMTh , 212ssMMMThh （1）
式中 M１，M２――梁段隔离体两端的弯矩；
sh――截面内力臂的长度。
于是
sMTh （2）
由钢筋隔离体的平衡条件得作用在钢筋表面的粘结应力为：
1ssssTMVxxhh （3）
式中 V――梁中的剪力；
µ s――钢筋的周长。
由式（3）可知，尽管梁中未出现裂缝，由于在梁的剪弯段中任意两截面处的拉应力不相等，钢筋和混凝土之间仍有粘结作用。钢筋表面粘结应力的分布与梁中剪力的分布规律相同。实际上，混凝土中有微裂缝，粘结应力的分布规律因微裂缝的存在还会发生变化。
2.裂缝出现后的粘结作用
钢筋阻锈剂简介及其分类比较
1 钢筋阻锈剂简介及其分类比较
李文琪1 温斌2
（1.中国路桥集团桥梁特种工程有限公司 2.上海加固行建筑技术工程有限公司）
摘 要 钢筋锈蚀在混凝土结构中大量存在，是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一。引起钢筋锈蚀的原因有很多，其中氯腐蚀是最为重要的因素。使用钢筋阻锈剂是一种比较经济有效的保护措施，能够明显提高结构的抗锈蚀能力。本文对钢筋阻锈剂的应用背景、分类、阻锈性能等进行简要介绍，并针对国家标准《混凝土结构加固设计规范》中的几类阻锈剂进行了比较。随着我国对混凝土耐久性认识水平的不断深入与重视，钢筋阻锈剂作为提高结构耐久性的有效措施之一，应该得到更大的发展。
1．应用背景
即使混凝土材料、设计和施工的质量都很好，随着服役时间的延长，桥梁结构还是会出现各种各样的病害。如果混凝土材料或施工质量不好，或设计有缺陷等都会加速病害的发生和发展速度。在各种影响混凝土耐久性的因素中，氯离子的作用最为明显，它的渗入会导致严重的钢筋锈蚀，从而引起混凝土的分层与破碎。高质量的材料、施工和设计可以提高新桥梁的耐久性，但仍然有许多理由需要对这些新桥进行保护以便使其能达到或超过设计服役寿命。对已经服役一定时间的桥梁，更要进行经常性的保护和维修，以便使其经常处于良好的条件下，延长服役寿命[1]。
美国标准局1975年调查表明：美国全年腐蚀损失为700亿美元，其中混凝土中钢筋锈蚀的损失占40％，1989年美国运输部门给国会的关于美国公路与桥梁状况的报告中指出：“现在积压着有待修补的混凝土桥梁的维修费是1550亿美元”[2]。到1995年，美国的总腐蚀损失为3000亿美元，其中基础设施钢筋腐蚀占到50％，腐蚀损失高于水、风、火灾的总和。美国公路研究战略计划披露，到20世纪末，为更换或修复冬天撒除冰盐引起的破损公路混凝土桥面板，估计要耗资4000亿美元，其中大部分是由钢筋锈蚀引起的。
近年来，由于环境恶化等一系列原因，国内铁路混凝土梁病害的数量急剧增长，已成为桥梁维护工作者的一大难题。据1998年秋检统计资料，全路桥梁不合格率为19.39％，其中较为严重的病害包括严重裂损、严重漏水和承载能力不足等。国内公路及市政部门，也有类似的情况。像北京、天津的钢筋混凝土立交桥，很多虽然使用时间还不长，却已广泛显示钢筋锈蚀和混凝土顺筋胀裂的破坏迹象，从而过早地失去了使用功能。
混凝土梁露筋专项修复方案
混凝土梁露筋专项修复方案
一、前言
随着建筑结构的老化、自然灾害等因素的影响，混凝土梁露筋问题逐渐浮现。为了确保建筑结构的安全性和延长其寿命，特制定混凝土梁露筋专项修复方案。
二、修复方法
1. 混凝土梁局部加固
对于露筋区域周围混凝土结构未受损情况下，采用局部加固措施。具体步骤为：
（1）清理露筋部分，将其表面钢锈、混凝土砂浆清理干净。
（2）使用专用粘结剂固定玻璃钢筋并增加截面尺寸。
（3）喷涂玻璃纤维增强剂，增加局部强度和韧性。
2. 混凝土梁全面加固
对于露筋区域周围混凝土结构存在受损或剥落状况，需采用全面加固措施。具体步骤为：
（1）清理露筋部分受损混凝土和钢筋，建立全面支撑体系。
（2）钢筋加固，加设钢梁、加粘玻璃钢桥架及设立假梁等。 （3）使用钢筋混凝土和高强度薄抹灰混凝土覆盖加固全面支撑体系，使其恢复原本的荷载和剪力性能。
三、质量控制
1. 混凝土梁局部加固
（1）加固前检查原混凝土几何尺寸、表面状况和钢筋锈蚀情况，并做好记录。
（2）采用ISO / DIS 4624: 1993标准检查加固后饰面状况并做好记录，确保符合设计和施工要求。
2. 混凝土梁全面加固
（1）施工前检查受损范围及程度，做好记录。
（2）采用ISO / DIS 4624: 1993标准检查加固后饰面状况并做好记录，确保符合设计和施工要求。
四、结论
本文提出了混凝土梁露筋专项修复的方法和质量控制措施，为相关工程提供了一定的参考意义，有助于延长建筑结构的使用寿命和安全性。
混凝土与砌体结构课程知识要点
混凝土与砌体结构课程知识要点
1.结构的极限状态有哪些？并分别解释。
极限状态有：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的不可恢复的变形。
正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
2.混凝土的强度指标有哪些？预应力损失的原因有哪些？
立方体抗压强度、轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）、轴心抗拉强度。
预应力损失原因：（1）锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；（2）预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失；（3）混凝土加热时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失；（4）钢筋应力松弛引起的预应力损失；（5）混凝土收缩、徐变引起的预应力损失；（6）混凝土的局部挤压引起的预应力损失。
3.简述钢筋混凝土简支梁的三种正截面破坏形式及特点？
适筋梁破坏：钢筋首先进入屈服阶段，在继续增加荷载后，混凝土受压破坏，属延性破坏。
超筋梁破坏：超筋破坏是受拉钢筋未屈服，而混凝土先被压坏，带有一定的突然性，属脆性破坏。
少筋梁破坏：由于钢筋过少，其应力便很快达到钢筋的屈服强度，甚至是经过流幅而进入强化阶段，混凝土一旦开裂，标志着破坏，属脆性破坏。
4.简述钢筋混凝土受弯构件挠度计算的“最小刚度原则”。
弯矩最大处截面刚度最小，即取最大内力maxM处的最小刚度作为全构件的计算刚度来计算挠度。
5. 什么是“塑性铰”？钢筋混凝土中的塑性铰与结构力学中的“理想铰”有何异同？
钢筋混凝土中的塑性铰与结构力学中的“理想铰”区别：理想铰可以双向无限转动，塑性铰则只能单向有限转动；理想铰是一个点，塑性铰是一段长度。
6.简述砌体结构的优缺点主要有哪些？
优点：取材方便、性能良好、节省材料；缺点：强度低、延性差，用工多，占地多。
7.影响砌体抗压强度的因素主要有哪些？
（1）块材的强度等级和块材的尺寸；（2）砂浆的强度等级和砂浆的和易性、保水性；（3）砌筑质量的影响。
钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响
人文社会科学学刊 。。 年∞月 ．） ；Ｉ２
钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响
陈文清
（安徽省振非建设工程监理有限公司，安徽合肥２３００５１）
摘要：本文介绍了钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理、影响钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的主要因素、钢筋锈 蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响，并对此类桥梁病害的处理提出一点想法和建议。 关键词：钢筋锈蚀；桥梁耐久性；安全性 中图分类号＝Ｆ３２ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｍｓｎ．１６７２－０４０７．２０１２．０７．０１９ 文章编号：１ ６７２—０４０７（２０１ ２）０７一Ｏ５９—０２ 收稿日期＝２０１ ２—０５—２０
钢筋锈蚀是一个比较普遍，并且严重威胁
结构安全性、耐久性的问题。它在影响结构物
耐久性因素中，占据主导地位。钢筋锈蚀是造
成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最 直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要
形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三
个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、
锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨
胀，与保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋
铁锈进一步膨胀，混凝土本身发生破坏，出现
顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢筋不断锈蚀，有
效截面不断减小，桥梁结构承载力不断下降，
钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。
一、钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理
正常情况下，由于初始混凝土的高碱性，
钢筋混凝土桥梁结构力筋表面形成一层致密
的钝化膜，使其处于钝化状态。但随着环境介
质的侵入，钝化膜逐渐遭到破坏，从而导致腐
蚀的发生。
力筋发生锈蚀需要三大基本要素：
（一）力筋表面钝化膜的破坏
（二）充足氧的供应
（三）适宜的湿度（ＲＨ一６Ｏ～８０％）
三个要素缺一不可，第一要素为诱发条 件，而腐蚀速度则取决于氧气及水分的供应。
二、影响钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的主要
因素 （一）混凝土的保护层厚度及完好程度和
混凝土的密实度
这三个方面都与侵蚀性介质的侵蚀速度