钢筋混凝土结构是钢筋和混凝土的组合，其结合了混凝土良好的抗压性能和钢筋优异的抗拉特性，加之混凝土材料易于取材，工程成本低，使得钢筋混凝土成为各类工程建设的首选。然而，在实际工程中发现，钢筋混凝土结构中的钢筋容易锈蚀，而锈蚀形成的铁锈会导致混凝土表面剥落和破裂。所以，钢筋锈蚀对混凝土构件是一个很严重的威胁，是影响混凝土构件力学性能和耐久性的一个重要方面。
在硅酸盐水泥混凝土中，由于氢氧化钙的碱性，使得内部的钢筋被钝化层所保护。但是，混凝土的碳化和环境中氯离子的增加都会导致pH下降，引起钝化层破坏，使钢筋锈蚀。钢筋锈蚀后，其横截面积减小，结构的承载力下降，且产生的腐蚀性产物体积膨胀，在混凝土中产生拉应力，最终导致钢筋混凝土的开裂和结构失效。混凝土中的碳化反应和氯离子渗透程度直接关系到结构中钢筋的锈蚀程度。碳化反应和氯离子存在下钢筋的锈蚀过程如图9-32所示。
图9-32 钢筋混凝土锈蚀过程［38］
在碳化过程中，大气中的CO2从硅酸盐水泥混凝土的表面逐渐向内部移动，发生碳化反应，如式（9-4）所示。混凝土的碱度被CO2中和，使混凝土孔溶液中的pH值减小到大约9左右，导致钢筋钝化膜变得不稳定。
Aperador等［39］认为，碳化是钢筋锈蚀的主要原因，而碱激发矿渣混凝土的抗碳化能力又很差。因此，碱激发矿渣混凝土中钢筋锈蚀的主要原因是其抗碳化能力弱；Lloyd［40］认为含钙量高的碱激发胶凝材料制成的钢筋混凝土有较好的耐久性，当掺入含钙量低的材料，例如偏高岭土，会降低碱矿渣混凝土的抗碳化能力［6］。
氯离子是导致钢筋锈蚀的常见原因。混凝土中的C1主要来源于原材料和外加剂，如使用海砂、海水、氯化物外加剂等。研究表明，由于C1半径小，活性大，具有很强的穿透力，当其进入混凝土中并达到钢筋表面时，很容易穿透钝化膜，在内部形成易溶的FeC12，使钝化膜局部溶解，形成蚀坑现象。如果混凝土中含有大量均匀分布的氯离子，而钢筋保护层又比较薄，有足够的氧可以达到钢筋表面，则钢筋表面就可以大面积地发生氯离子的脱钝化反应，导致许多点蚀坑合并、扩大，在钢筋表面形成均匀的锈蚀层。但是，水的存在是Cl-发生扩散的前提条件。如果混凝土是干燥的，Cl-离子的传输不能进行；如果混凝土是半干的，会有氯化物从混凝土表面扩散到内部。如果混凝土内部有裂纹出现，也会增强C1离子的扩散，氯离子侵蚀过程如图9-33所示［38］。(www.xing528.com)
图9-33 钢筋在混凝土中的点蚀［38］
有关氯离子扩散的研究表明，碱激发胶凝材料能防止导致铁锈的有害物质（例如氧气和水）的侵入。Roy等人［41］对比了碱激发水泥和普通硅酸盐水泥中的氯离子扩散情况，发现碱激发水泥中氯离子的扩散值几乎是普通硅酸盐水泥中的一半。
Chaparro等［42］将钢筋埋在碱激发矿渣（AAS）混凝土中，然后将试样浸泡在3.5%的氯化钠溶液中。试验将普通硅酸盐水泥（OPC）混凝土也做相同的处理作为比较对象，分别监测了置于氯化钠溶液中0、3、6、9、12个月后的腐蚀情况，结果如图9-34所示。当养护28天时（未浸泡），AAS和OPC混凝土有10%的腐蚀概率，对应于甫尔拜图上的钝化状态；浸泡3个月后，AAS和OPC混凝土表现出相似的行为，试件中的钢筋有90%的腐蚀概率。
图9-34 AAS与OPC钢筋混凝土浸泡在3.5%NaC1溶液中腐蚀可能性与时间的关系［42］
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
