摘 要:现如今,随着大家生活水平的提高,大家对生活质量也日益关注,关于房屋质量的话题也随之展开,房屋的稳固与否直接与生命安全相关。房屋建造最重要的便是钢筋砼结构,钢筋的锈蚀是造破坏钢筋砼耐久性的最主要的、最直接的因素,也是砼房屋耐久性破坏的主要因素之一。本文从锈蚀的机理、影响因素及影响后果等方面进行讨论。钢筋锈蚀是比较普遍、并且严重损害结构安全的耐问题。它在影响建筑物结构物耐久性因素中,占據主要地位。欧美等国每年均花费大量资金用于砼结构的耐久性修复,其中钢筋锈蚀损害占有相当大的比例。我国每年也有相当数量的房屋受钢筋锈蚀影响影响结构安全,钢筋锈蚀的防治研究非常重要。

关键词:钢筋锈蚀;房屋;耐久性

一、钢筋锈蚀对砼结构造成的危害

我们国家幅员辽阔,气候条件差异很大,很多地区环境污染非常严重,给房屋造成侵害很大。房屋结构的安全与否直接关系到消费者的生命和财产安全。因此,我们必须在建筑施工过程中把好质量安全关,将房屋结构的安全性放在第一位,努力控制好房屋结构建筑物中普遍存在钢筋锈蚀问题。

1.钢筋锈蚀问题研究的意义

房屋建筑的设计和施工离不开对房屋结构耐久性研究,对房屋结构耐久性研究就离不开钢筋锈蚀问题,如不加以研究会给房屋建筑在将来的使用时留下安全隐患。

2.钢筋锈蚀危害

钢筋锈蚀是目前造成钢筋砼房屋耐久性损伤的主要的、直接的因素,也是砼房屋破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对房屋结构的破坏一般分为三个时期:前期在钢筋表面局部出现锈蚀、锈斑、锈片等等;中期在钢筋的整个表面出现锈蚀,并产生膨胀发生层裂;后期的表现为钢筋铁锈又进一步的膨胀,导致砼本身发生破坏,出现顺筋胀裂、砼脱离现象,首先由于钢筋不断锈蚀,导致有效截面不断减小,截面积面积减少,致使钢筋的力学性能下降。其次导致钢筋与混凝土之间的结合强度下降,不能将拉伸强度有效传递给混凝土。由于生成的锈蚀物体积越来越大,产生积聚后会对混凝土的挤压力增大,使钢筋与混凝土界面结合强度下降直至丧失,影响正常使,用致使结构承载力不断的下降,最终钢筋砼构件丧失基本承载力,严重时可能导致建筑物遭到破坏。

大量调查证明:钢筋砼结构由于钢筋腐蚀造成破坏的情况遍及房屋建筑各个部位。钢筋锈蚀致使房屋结构遭到严重性破坏,并造成了巨大的直接或间接的经济损失。据初步不完全统计,全世界每年因钢筋锈蚀造成的损失约占总产量的1/4,数量触目惊心。

3.房屋钢筋锈蚀主要部位

基础部位:由于施工过程中无法完全控制好钢筋保护层和基础防水,致使钢筋裸露,同上升的地下水接触进而产生钢筋锈蚀现象。

屋顶部位:屋面防水采用SBS或改性沥青防水卷材等传统材料,施工工艺单一化,在施工过程中存在很多不可控制性因素会造成防水不彻底不全面,其次屋面防水在受外界环境因素影响老化快、易破损等现象同样是钢筋锈蚀的主要原因。

二、房屋中砼钢筋锈蚀机理

在正常情况下,由于初始砼的存在高碱性,房屋结构钢筋表面有一层致密的钝化膜,其处于钝化状态。但随着后期环境介质的侵入,钝化膜遭到破坏,从而致使腐蚀发生。

(一)钢筋发生锈蚀需要三大基本要素

(1)钢筋表面的钝化膜的损坏;

(2)有充足的氧气;

(3)有适宜的湿度。

钢筋表面钝化膜破坏后,在氧气、水的共同作用下,钢筋表面不断发生电化学反应,逐渐锈蚀,引起砼开裂。钢筋保护层的碳化是造成钢筋表面钝化膜破坏的主要原因,碳化原因是砼不密实,抗渗性能不足。不密实的砼由于二氧化碳的侵入,砼的碱性降低,砼保护层受拉开裂等造成全部或局部地破坏钢筋锈蚀表面的钝化的状态,钢筋表面的不同的部位会出现较大的电位差,在一定的环境下钢筋就开始锈蚀。

(二) 钢筋的锈蚀引起因素

目前砼中钢筋锈蚀的原因主要有两种:其一是砼碳化引起的钢筋锈蚀;第二是氯离子侵蚀而导致的钢筋锈蚀,其原因如下:砼中的水泥在水化作用下所产生Ca(OH)2,使砼的孔隙之中形成大量的(OH)-,砼内部环境酸碱值介于12.5~13.5之间,钢筋长期在这样的碱性环境中,表面形成厚度(20~60)×10-10 m的钝化膜,保护钢筋不锈蚀。

1、砼碳化引起的钢筋锈蚀:当砼周围缝隙中的CO2渗入砼中,不断消耗(OH)-,降低了钢筋表面的(OH)-浓度,钝化膜慢慢的被破坏,逐步引起钢筋锈蚀并膨胀,砼开始开裂脱落。

2、氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀:由于Cl-的半径小,活性大,具有很强的穿透钢筋表面钝化膜的能力,当砼中含有一定浓度的Cl-时,它会吸附在钢筋钝化膜有缺陷的地方,导致钢筋局部表面的钝化膜破坏,继而出现电化学反应,使钢筋产生严重的坑蚀、锈蚀现象。在这种化学反应中,Cl-不会被消耗,会持续不断地造成钢筋锈蚀。我们平时所说的海砂造成的钢筋锈蚀就是这种情况。

这两种原因造成的钢筋锈蚀存在着明显的差异,而日常发现的砼结构钢筋锈蚀多为碳化造成的。发生钢筋锈蚀的三个因素都与侵蚀性介质的侵蚀有关,保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系,因此规范对钢筋保护层的厚度作了详细的规定。伴随结构环境条件的劣化,砼保护层厚度也在增加。砼的密实度也影响着砼的渗透性,密实度低的砼渗透性高,更容易发生锈蚀。

三、钢筋锈蚀对钢筋砼房屋耐久性的影响

钢筋锈蚀后直接造成钢筋的截面积减少,不均匀的锈蚀导致钢筋表面凹凸不平,也就产生应力集中现象,使钢筋的力学性能降低,导致房屋结构承载力降低,严重的会造成房屋结构整体受力不均直接或间接威胁到消费者生命和财产安全。

1.房屋建筑结构中锈蚀钢筋对房屋结构极限强度的影响

因为房屋建筑中钢筋使用环境的不稳定性、钢筋各部位的受力程度的不同等,导致房屋砼结构中钢的筋锈蚀不可能有均匀锈蚀的情况,锈蚀的不均匀性和离散性增大,致使重量损失率与截面面积损失率的差异也更大。因此,钢筋极限抗拉能力的下降,除钢筋截面的锈损、有效截面面积减少以外,还有一个因素:锈蚀损坏钢筋的表面凹凸不平,受力以后在凹陷处产生集中应力,致使房屋砼结构中锈蚀钢筋的屈服强度、抗扭、抗剪、抗拉等强度降低。