氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究.pdf

第 3卷第 4期 2 0 0 6年 8月 铁道科学与工程学报 J OURN AL OF R AI l WA Y S CI E NCE AND E NGI NE ERI NG Vo I 3 N o 4 Au g2 0 0 6 氯盐环境 下混凝土 内钢绞线 的锈蚀特 性试 验研究 李富民 。 袁迎曙 ( 中国矿业大学 建筑工程 学院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要： 预应力钢筋的锈蚀特性是研究预应力混凝土结构耐久性失效及防治的基础， 为此， 分别采用内掺盐和外浸盐 2种 方式在 自然气候条件下作了如下 3组混凝土内钢筋锈蚀的对比试验： 钢绞线与热轧带肋钢筋、 钢绞线与热轧光圆钢筋、 钢 绞线中心钢丝与热轧光圆钢筋。通过对锈蚀过程中锈蚀电流密度的测试以及试验完毕后的破形观察与称重对比和分析 ， 得到如下结果： 钢筋外表面锈蚀程度在面向保护层侧明显严重于背向保护层侧 ； 钢绞线及其中心钢丝外表面锈蚀相对最不 均匀， 具有严重的局部锈蚀坑蚀形态， 带肋钢筋次之 ， 光圆钢筋相对最均匀、 全面； 钢绞线内表 面发生类似 于空气中的 相对全面、 均匀的锈蚀； 钢绞线的平均外表面锈蚀率小于热轧带肋钢筋的与热轧光圆钢筋的， 但严重的局部锈蚀对其受拉 性能极其不利。另外， 还对上述锈蚀特性进行了电化学机理分析。 关键词 ： 氯盐环境 ； 混凝 土； 钢绞线 ； 锈蚀 ； 坑蚀 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 0 6 ) 0 4 0 0 2 3 0 6 C o r r o s i o n b e h a v i o u r o f s t e e l s t r a n d i fl c o n c r e t e u n d e r c h l o r i d e e n v i r o n me n t U F u rai n YUAN Yi n g s h u ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g ， C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g and T e c h n o l o g y ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： S t u d y i n g c o r r o s i o n b e h a v i o r o f p r e s t r e s s i n g s t e e l b a r i s s i g n i fic a n t t o d u r a bi l i t y o f p res t res s e d c o n c r e t e s t r u c t u res I n t h i s p a p e r ，s o me c o n t r a s t t e s t s we r e d e s i gn e d u n d e r n a t u r a l we a t h e r c o n d i t i o n wi t h s p e c i me n s o f t wo k i n d s o f c h l o rid e i n v a d i n g wa y s一 一mi x e d s alt i n c o n c r e t e an d i mme r g e d i n s alt s o l u t i o nTh e c o n t r a s t s a r e a mo n g t h ree k i n d s o f rei n f o r c e me n t s i n c o n c r e t e 一 一 s t e e l s t r an d s ，h o t r o l l i n g rib b e d b a r s an d h o t r o l l i n g p l a i n b a r sT h e c o n t r ast t e s t s we r e c a r r i e d o u t b y t h e wa y o f me asu rin g c o r r o s i o n c u rre n t d e n s i t y an d o b s e r v i ng d e v e l o p me n t o f c o r r o s i o n c r a c k i n g an d c o r r o s i o n c h a r a c t e ris t i c s o n t he s u r f a c e o f t h e rei nfo me me n t s i n c o n c r e t eS o me fi n d i n g s are as f o l l o ws：Th e c o rro s i o n o f s t e e l b a r s i s mo re s e v e r e f a c i n g c o n c r e t e c o v e r t h an o p p o s i t e s i d eTh e e x t e rio r s u rfa c e s o f s t e e l s t r a n d s an d t h e c o r e w i res s h o w mo s t d i s t i n c t p i t t i n g c o r r o s i o n am o n g t h e t h r e e k i n d s o f rei nfo r c e me n t Th e i n t e rio r s u rfa c e s o f s t e e l s t r a n d s s h o w a r e l a t i v e u n i f o r m c o r r o s i o nAc c o r di n g t o t h e fin d i n g s，s t e e l s t r a n d s h a v e l e s s l o w a v e r a g e c o r r o s i o n l e v e l t h an h o t r o l l i n g ri b b e d b a rs and h o t r o l l i n g p l a i n b a r s b ase d o n t h e s 3 1 1 1 e e n v i ron me n t ，h o w e v e r ，t h e d e t e r i o r a t i o n i n t e n s i l e c a p a c i t y o f the s t e e l s t r an d s wi l l b e mo s t s e rio u s b e c a u s e o f mo s t d i s t i n c t p i t t i n g c o r r o s i o n I n a d d i t i o n，t h e e l e c t r o c he mi c al me c h an i s m o f a b o v e c o r r o s i o n mo d ali t i e s a r e a n a l y z e d Ke y wo r d s： c h l o rid e e n v i r o n me n t ； c o n c r e t e； s t e e l s t r an d； c o rro s i o n； p i t t i n g c o r r o s i o n 预应力混凝土结 构 中混凝 土强 度高 、 密实性 好 、 裂缝小 ， 因而一般认 为其耐久性 比较好。但事 实上 ， 近几十年来却 出现了一 系列预应力混凝土结 构耐久性失效事故 ， 其中预应力钢筋锈蚀引起 的破 坏占绝大多数 ， 从 而造成 了严重后 果 一 ， 这 已引 起了世界各国学者和工程界的关注 。目前 ， 我国学 收稿 日期 ： 2 0 0 60 51 0 基金项 目： 国家 自然科 学基金资助项 目( 5 0 4 7 8 1 O 0 ， 5 0 5 3 8 0 7 0 ) ； 中国矿业大学青年科研 基金资助项 目( O B 0 6 0 0 8 6 ) 作者简介 ： 李富民( 1 9 7 2一) ， 男 ， 甘肃静宁人 ， 讲师 ， 博士研究生 ， 从事预鹿力结构工程的研究 维普资讯 2 4 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 0 6年 8 月 者已在如下几个方面开展了有关研究： 侵蚀介质在 预应力混凝土中的侵蚀特性及侵蚀模型l 4 ； 预应 力钢丝及热处理钢筋的应力腐蚀敏感性 ； 预应力 钢筋的锈蚀防护措施 J 等； 国外学者也对预应力 钢筋的应力腐蚀特性9 _ 屹 J 以及锈蚀后预应力钢筋 的力学性能进行了有关研究l l 。这些成果都 成为预应力混凝土结构耐久性研究与应用的有益 基础。但是， 预应力钢筋( 尤其是预应力钢绞线) 在 实际工作环境下的应力腐蚀敏感性和普通锈蚀特 性 以及锈蚀后的力学性能退化等方面还需进行广 泛而深入 的研究。本文以氯盐侵蚀环境为背景 ， 通 过混凝土 内钢绞线与热轧带肋钢筋 、 热轧光圆钢筋 锈蚀情况 的对 比试验， 研究混凝土内钢绞线的锈蚀 形态， 并对其锈蚀机理进行分析； 同时， 对相关的锈 蚀速率和锈胀开裂进行对比研究， 以期能为深入研 究预应力混凝土结构耐久l生问题提供基础资料。 1 试验研究 1 1 试验方案 为探讨混凝土中钢绞线的锈蚀特性 ， 本研究制 作 3 组试件进行对 比试验 ， 分别为 ： 1 8 6 0级钢绞 线与 H R B 3 3 5级 a P l 6热轧带肋 钢筋 对 比组 ( 记 A 组) ， 1 8 6 0级钢绞线与 H P B 2 3 5级 1 6热轧光 圆 钢筋对 比组( 记 B组 ) 以及从 1 8 6 0级钢绞线中取 出的中心钢丝与 H P B 2 3 5级 热轧光 圆钢筋对 比 组( 记 c组) 。所有钢筋均未施加应力。 每组制作 2 个试件， 分别用于内掺盐( 掺水泥 重量 5 的工业盐 ) 和盐水浸泡( 浓度 1 0 ) 2种侵 蚀方法。试件设计见图 1 ， 试件及其内钢筋编号见 表 1 。所有钢筋在试件制作前均打磨掉表面浮锈 并称重 。 试件混凝土强度等级按 C 3 0 设计， 配比为： 水、 水泥 、 砂子 、 石子质量 比为 0 4 4 ： 1 ： 1 3 5 ： 2 3 6 ， 其中 水泥采用徐州淮海水泥厂生产的巨龙牌 R 3 2 5普通 硅酸盐水泥 ， 砂子取徐州本地产细河砂 ， 石子取徐 州本地产碎石 ， 粒径从 1 0 m ff l 到 2 0 m ff l ， 水取徐 州 自来水厂供应的普通 自 来水。最后测得的平均立 方体强度为 3 6 M P a 。 三三 正视图 船 黜摇 韶 瓣 3 90 俯视图 ( a ) ( a ) 一A( B ) 组试件； ( b ) 一C组试 件 图 1 试件设计 F i g 1 S p e c i me n I ) e s i g a 俯视图 ( b ) 试件制作好以后， 内掺盐试件先放入标养室养 护 3 3 d ， 然后拿 出放至 自然环境 中进行锈蚀 ， 其 间 在养护9 d 后开始测试每根钢筋的锈蚀电流密度 和锈蚀电位； 盐水浸泡试件先在自然环境中洒水养 护 3 d后再放入 1 0 的盐水中浸泡 ， 浸泡 3 0 d后拿 出放至自 然环境中进行锈蚀， 并开始测试每根钢筋 的锈蚀电流密度和锈蚀 电位。 试验持续 9 个月， 其间在开始 2 个月每 5 d 测 试 1 次锈蚀电流密度和锈蚀电位 ， 之后 由于锈蚀 比 较缓慢而且相对稳定， 因而i 贝 4 试次数减少， 改为每 2周测试 1次 ； 测试 仪器采用 C o r r o s i o n R a t e Me t e r ( G E C O R 8 ) ； 同时观察锈胀开裂情况。试验完毕后 进行破形观察和除锈称重。 1 2 试验结果 试验分别对锈蚀电流密度、 锈蚀形态以及锈蚀 表 1 试件 及其内钢 筋编号 Ta b l e 1 S e r i a l n u mb e r o f s p eci me n s a n d s t e e l b a r s 一 1 维普资讯 第 4期 李富民， 等 ： 氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究 2 5 失重及锈胀开裂等方面进行了测试或观察。需要 指出的是 ， 内掺盐试块和外浸盐试块在锈蚀形态上 未表现出明显差别 ； 同组 的两类试块中对应钢筋在 锈蚀电流密度和锈蚀失重方面的对 比关系也是一 致的。因此， 下面的阐述将不再涉及两类试块之间 的对 比关系， 而仅以两类试块中同类钢筋的平均参 数进行不同类钢筋之间的对比。 1 2 1 锈蚀电流密度 试件浇筑好的第 2 个月以后， 进入了内掺盐试 件和盐水浸泡试件同期测试锈蚀电流密度和锈蚀 电位的阶段 ， 其 中所有 4根钢绞线 和 2根 H R B 3 3 5 级 F 1 6热轧带肋钢筋 以及 2 根 H P B 2 3 5级 F I 6热轧 光圆钢筋各 自的平均锈蚀 电流密度的对 比见图 2 。 之后由于所有钢筋锈蚀 比较缓慢而且相对稳定 ， 因 而测试次数减少 ， 其结果由于时间跨度较大而未示 于图中， 但其总体规律与图示情况相同。 巨 i 、- ， 、 黼 锺 毽 图 2 钢绞线及其对照钢筋 的平均锈蚀 电流密度对 比 F i g 2 Co r r o s i o n C u rre n t d e n s i t y o f s t e e l s t r a n d and t h e C O n t r a s t i v e s t e e l b a r s 1 2 2 锈蚀 形 态 将混凝土破形后， 通过对暴露钢筋的直接观察 和除锈后的再观察， 发现本试验中各钢筋的锈蚀形 态具有以下几个规律： 1 ) 从钢筋 的横截面来看 ， 锈蚀面均分布在面向 混凝土保护层一侧， 而背向保护层一侧基本上未产 生锈蚀 。见图 4 。 堕舅_ 啊一ii 盈一圃_墨一圈一 ( a ) 一面 向保护层侧 ； ( b ) 一背 向保护层侧 图4 面向保护层侧与背向保护层侧钢筋锈蚀程度对 比 F i g 4 C o r r o s i o n c o n t r a s t s b e t w e e n t h e s i d e n e t9 t h e p r o t e c t i v e c o v e r i n g an d the s i d e a w a yf r o m i t 2 ) 从面向混凝土保 护层一侧 的锈蚀 沿钢筋纵 向的分布来看， 各钢筋的锈蚀均匀程度不同： 热轧 光圆钢筋相对最均匀 ， 热轧带肋钢筋次之 ， 钢绞线 及其 中心钢丝最不均匀 ， 坑蚀现象严重 。 从破形未除锈时的观察来看 ， 热轧带肋 钢筋和 热轧光圆钢筋的面向保护层侧表面几乎全面锈蚀， 整个被红锈覆盖 ， 而钢绞线的面向保护层侧 表面仅 呈现 出斑状锈蚀形态 ， 锈蚀斑上主要为红锈 ， 有些 还带有绿锈和黑锈， 其余地方锈蚀非常轻微( 见图 5 ) ； 钢绞线中心钢丝的面向保护层侧表面也呈现 出 斑状锈蚀形态 ， 但没有钢绞线那么明显 ， 锈蚀斑上 主要为红锈 图 5 斑状锈蚀 F ig 5 Z e b r a C O T O S i O n 图 6 各种钢筋的典型锈蚀形态 F i g， 6 T y p i c a l c o r r o s i o n mo d ali t y 3 ) 各钢绞线 内表面全面锈蚀 比较严重 ， 而且表 现为相对均匀锈蚀 。 维普资讯 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 0 6年 8 月 将外表面除锈的钢绞线劈散以后观察 ， 发现所 有钢绞线 内部均全 面锈蚀， 而且 锈蚀 比较严 重， 锈 蚀产物为红锈， 见图7 ； 除掉红锈后观察， 发现其锈 蚀形态表现为相对均匀锈蚀 。 厂一 中心钢丝 _i I I| I I 一 - 一 1= 图 7 钢绞线 内表 面全面锈蚀 Hg 7 G e n e r c o n o s i o n in i n t e r i o r s u If a e e o f s t e e l s t r a M 1 2 3 锈蚀失重及锈胀开裂 为对比各类钢筋平均锈蚀程度的大小， 通过锈 蚀前后称重的方式 ， 获得了失重率( 因锈蚀而损失的 质量与锈蚀前质量的比值， 反映平均截面损失率) 和 单位表面失重量( 因锈蚀而损失的质量与表面积的 比值， 反映表面平均锈蚀速率) 两类参数； 同时， 记录 了破形时各钢筋锈胀裂缝的宽度。见表 2 。 由表 2可以看出， 在外表面锈蚀失重率和单位 外表面失重量 2 个方面 ， 钢绞线和对应光圆钢筋 以 及带肋钢筋具有相同的对 比关 系： 钢绞线 的最小 ， 光圆钢筋的次之， 带肋钢筋的最 大； 钢绞线 中心钢 丝和对应光圆钢筋也具有相同的对比关系： 钢绞线 中心钢丝的小， 光圆钢筋的大。这说明钢绞线及其 中心钢丝因外表面锈蚀引起 的平均截面损失率和 平均锈蚀速率均比对比钢筋的小。 2 分析与讨论 2 1 基于钢筋化学成分和晶体结构 的锈蚀倾向对 比分析 试验用钢筋的化学成分见表 3 。根据文献 1 5 ， 这些成分中， 极少量 C ( 0 0 5 ) 与几乎全部 s i 和 M n 以固溶物的形式溶解于 a F e 中， 形成铁素体； 其余 c与 F e 形成 F e c的化合物渗碳体， 在含 碳量不高( 低于0 8 ) 的情况下， 渗碳体常和部分 铁素体以一定的比例( 约 l ： 1 0 ) 机械混合成为珠光 体； P 和 s 等则以非金属夹杂的形态分布于其中。 这些铁素体相、 渗碳体相以及非金属夹杂相具 有完全不同的化学成分和晶体学结构， 为钢筋表面 发生电化学锈蚀提供了条件： 电位较低的铁素体相 作为阳极， 而分布于铁素体相中的电位较高的渗碳 体相和非金属夹杂相作为阴极， 二者共 同形成许多 个锈蚀微电池 ， 微电池的数量取决于渗碳体相和非 金属夹杂相的数量 。 由于钢绞线中的渗碳体含量较高， 因此， 若锈 蚀的其他条件都充分， 则钢绞线具有更多的微电池 阴极， 因而更容易发生微电池锈蚀相对均匀锈 蚀， 而且平均锈蚀速率也应该大于其他对比钢筋 的， 但是 ， 在同混凝土接触 的表面上出现相反的结 果， 其原因需从各类钢筋表面不同的微观和宏观几 何形态对其电化学环境产生的不同影响来分析。 2 2 钢筋表面的微观几何形态对其 电化学锈蚀特 性的影响 从微观来讲， 混凝土中存在着很多微孔隙， 其 内有碱性的微孔液以及氧气， 它们能使与其接触的 钢筋表面迅速反应生成一层致 密的 、 厚约 ( 21 0 ) 1 0 m 的钝 化 膜 ( 成分 主 要 为 F e 3 0 4一g F e 2 0 ) l j ， 从而大大降低了钢筋表面继续溶解的 速率， 起到了保护作用。 表 2 锈蚀失重及锈胀开裂 T a b l e 2 We i【曲t l o s s a n d c r a c k i n g o f c o r r o s i o n 注： ( 1 ) 钢绞线和带肋钢筋的表面积根据几何关系分别按各自公称直径算得面积的 1 3 1 4 倍和 1 1 6 倍取用； ( 2 ) 钢绞线外表面锈蚀量 按如下方法计算： 称量锈前质量 m 。 、 外表面除锈后质量 m 及内外表面全除锈后质量 m ： ， ( m 一m ) 为 e 内部锈蚀产物( 成分为 r e 2 0 3 H 2 0 ) 质量， 其中非铁物质占3 7 1 的质量， m 中包含这部分质量， 应予扣除， 于是： = m 0 一 mI 一 (mI m2 ) 0 3 7 1 。 表 3 试验 钢筋 的化学 成分 Ta b le 3 C h e mi c a l c o mp o s i ti o n o f s t e e l b a r s 维普资讯 第 4期 李富民， 等： 氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究 一 ! 另一方面， 钝化膜 的表面并不平整 ， 存在着微 缺陷 。因而 ， 微孑 L 液中的活性 阴离子 c l 一就会 穿透钝化膜的微缺陷而在其与铁基体的界面上争 夺钝化膜中的阳离子而使钝化膜溶解 ， 从而又使其 失去 了保护作用 ， 新鲜的铁基体暴露 出来而成为局 部锈蚀的蚀核 。蚀核形成以后 ， 蚀核处成 为溶解阳 极 ， 蚀核外 尚未被溶解 的钝化 区成为阴极， 二者共 同构成锈蚀电池。在这种锈蚀电池体系中， 阳极溶 解过程将使蚀核不断长大而成为蚀孑 L 、 蚀坑 ， 有 相距很近的蚀孑 L 还会连成一片， 形成蚀片乃至大面 积的全面锈蚀 ， 同时， 尚未被溶解的钝化 区受到 了 阴极保护 。 微 水 钝 蚀 钢 微 水 钝 蚀 钢 ( a ) 一钢绞线 中的钢丝 ； ( b ) 一热轧带肋及热轧光圆钢筋 图 9 C I 一 侵蚀下混凝 土中钢筋表 面蚀核 的形成 F i g 9 C o r r o s i o n p i t s f o r mi n g o f s t e e l b a r s in c o n c r e t e w i t h C I 对于钢绞线和其对 比钢筋 ， 一方面 ， 由于钢绞 线较热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋 更易发生微 电 池锈蚀 ， 所以在锈蚀初期也更易形成相对 良好的钝 化膜； 另一方面 ， 由于钢绞线 中的钢丝是由高碳优 质碳素结构钢盘条经冷拉 、 中间再结 晶退火 、 冷轧 而成 _ 1 ， 其表 面相对平 整、 均匀 ， 因而其钝化膜也 相对更加均匀一些 ， 而热轧带肋钢筋和热轧光圆钢 筋分别是由低碳低合金结构钢和普通低碳碳素钢 热轧而成- 1 ， 它们的表面相对 比较粗糙 ， 因而其钝 化膜也相对不均匀一些。如 图 9 所示。这样 ， 对热 轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋而言， c l 一 穿透其钝化 膜而引起钝化膜溶解的部位就更多 ， 继而可以生成 大量的蚀核 ， 使 阴阳极面积比相对更均衡一些 ， 其 结果是这些大量的蚀核因受到阴极氧扩散的控制 而不会快速长大 ， 总体上表现 出相对全面 的 、 均匀 的锈蚀； 而对钢绞线而言， c l 一 穿透其钢丝钝化膜 而引起钝化膜溶解的部位则 少一些 ， 因此 ， 生成 的 蚀核也少一些 ， 出现大 阴极 、 小 阳极 的可能性 就大 一 些 ， 蚀核长大成蚀孑 L 、 蚀片 以及蚀坑 的几率也就 大一些 ， 总体上表现出相对局部的 、 不均匀的锈蚀 。 2 3 钢筋的宏观几何形态对其锈蚀特性的影响 由于钢绞线和带肋钢筋 的外表面存在着宏观 的凹凸不平， 这使得在浇注混凝土时容易在其表面 附近形成亚微观的乃至宏观的气泡等缺陷， 从而使 锈蚀介质容易积聚在此处而引起局部 的剧烈锈 蚀E 2 o j 。这也是钢绞线 ( 包括带肋 钢筋 ) 外表面发生 相对局部的 、 不均匀锈蚀的一部分原 因。 钢绞线外表面发生相对局部的 、 不均匀锈蚀 的 同时， 其内表面却发生了相对全面的、 均匀的锈蚀， 这需从钢绞线的宏观几何组成入手来分析。钢绞 线( 图3 ) 是由6 根外围钢丝紧密缠绕在 1 根中心钢 丝周围而形成 ， 这样便产生 了 6条彼此之间以及与 外侧缝之间均封闭的内孔道， 氧气和水可以自由进 出这 6条内孑 L 道 ， 于是 ， 在钢绞线 内表面产生类似 于空气中的相对全面 的、 均匀 的锈蚀 ； 而进入 内孑 L 道的氧气和水却不能透过侧缝到达外表面， 因此， 外表面仍然处于混凝土孑 L 隙液 的锈蚀介质 中。为 防止钢绞线内表面锈蚀 ， 宜将其两端封闭处理 。 2 4 钢筋的锈蚀率及锈蚀危险性分析 钢绞线外表面发生了最严重 的局部锈蚀 ， 使得 大面积外表面受到了阴极保护 ， 从而使其外表面平 均锈蚀率低于热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋 ； 另一 方面， 热轧带肋钢筋具有 比热轧光圆钢筋更大的相 对表面积 ， 因而其锈蚀率也比热轧光圆钢筋的大 。 钢绞线外表面严重的局部锈蚀对其抗拉承载 力产生了严重 的削弱 ， 这对 正常工作状态下处于高 应力状态的钢绞线而言会造成极其严重的后果； 对 于热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋 ， 其局部锈蚀相对 轻微 ， 主要表现为相对全面的 、 均匀的锈蚀 ， 这对其 抗拉承载力的影响较小 ， 而 对其粘结性能却有较大 的影响 3 结论 1 ) 面向保护层一侧 的钢筋 表面能得到较充分 的氧气和水而首先锈蚀 ， 背向保护层一侧 的钢筋表 面则受到阴极保护作用而不易锈蚀。 2 ) 各类钢筋 的表面锈蚀形态和均匀程度不 同： 钢绞线及其中心钢丝的锈蚀均匀性最差 ， 具有严重 的局部锈蚀 坑蚀形态 ； 热轧带肋钢筋 的次之 ； 热轧光 圆钢 筋的相对最 均匀 、 全 面。其主要 原 因 是 ： 钢绞线钢丝表 面最 易形成钝化 膜， 而且 形成的 钝化膜最平整、 完备 ， 这使氯离子穿透钝化膜而建 立蚀核的几率较小 ， 于是 ， 较少的蚀核充分发生闭 塞电池锈蚀 ， 继而迅速长大为蚀孑 L 、 蚀坑 ， 而未被穿 透的大面积钝化膜区则因受到阴极保护而未锈蚀 ； 此外 ， 钢绞线和热轧带肋钢筋的表面存在着宏观的 凹凸不平 ， 这使得在浇注混凝土时容易在其表面附 近形成亚微观的乃至宏观的气泡等缺陷， 从而使锈 维普资讯 2 8 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 0 6 年 8月 蚀介质容易积聚在此处而引起局部的剧烈锈蚀。 3 ) 7 股钢绞线内部有 6条彼此之间以及与外 侧缝之间均封闭的内孔道 ， 氧气和水可以从端头 自 由进出， 因而在钢绞线内表面会产生类似于空气中 的相对全面的、 均匀的锈蚀。为防止钢绞线内表面 锈蚀， 宜将其两端封闭处理。 4 ) 从化学成分和晶体结构上来看， 钢绞线的含 碳量最大， 渗碳体相最多， 微电池锈蚀的阴极也最 多， 因而锈蚀倾向最为显著； 但由于钢绞线的局部 锈蚀最为严重， 因而其平均表面锈蚀率却比热轧带 肋钢筋的和热轧光圆钢筋的小。 5 ) 钢绞线表面严重的局部锈蚀将使其抗拉承 载力受到严重削弱， 这对正常工作状态下处于高应 力状态的钢绞线而言会产生极其严重的后果。 参考文献 ： 1 S c h u p a c kM A s u r v e y o f t h e d u r a b il i t y p e r f o r m a n c e o f p o s t t e n s i o n i n g t e n d o n s J A C I J o u r n a l ，1 9 7 8 ，7 5 ( 1 0 ) ：5 0 1 51 0 2 S c h u p a c k M，S u a r e z M G S o m e r e c e n t c o r r o s i o n e m b r i t d e m e n t f a i l u r e s o f p r e s t r e s s i n g s y s t e m s i n th e U n i t e d S t a t e s J P C I J o u r n a l ，1 9 8 2 ， 2 7 ( 2 ) ： 3 8 5 5 3 J r Wa l t e r P odo l n y C o r r o s i o n o f p r e s t r e s i n g s t e e l s a n d I t s m i t i g a t i o n J P C I J o u rnal， 1 9 9 2 ( 5 ) ： 3 4 5 5 4 涂永明，吕志涛 应力状态下混凝土结构的盐雾侵蚀 试验研究 J 工业建筑， 2 0 0 4 ， 3 4 ( 5 ) ：1 3 T U Y o n g - Mi n g ， L U Z h i t a o T h e e x pe r i me n t al r e s e a r c h o n p r e s tr e s s e d c o n c r e t e s t r u c t u r e u n d e r s alt f o g c o r r o s io n e n v i r o n m e n t J I n d u s t r i al C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 4 ，3 4 ( 5 ) ：1 3 5 涂永明，吕志涛 预应力混凝土试件碳化试验及碳化 深度预测模型研究 J 工业建筑， 2 0 0 6 ，3 6 ( 1 ) ： 4 7 5 0 TU Yo n g - mi n g，L U Z hi t a oRe sea r c h o n e x pe rime n t o f p r e s tr e s sed c o n c r e t e s t ruc t u r e s i n c arb o n a t i o n e n v i r o n me n t a n d t h e p r e d i c t i o n m o d e o f c ar bon a t i o n d e p t h J I n d u s t r i al C o n s t r u c t io n ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 5 ) ： 4 7 5 0 6 杨宗放， 方先和 现代预应力混凝土施工 M 北京 ： 中国建筑工业出版社，1 9 9 3 Y AN G z o n g f an g ， F AN G Xi an h e C o n s t r u c t i o n o f mo d e m p r e s t r e s s e d c o n c r e t e l M J B e i j i n g ：C h i n a C o n s t r u c t i o n I n d u s t ri al P u b l i s h e r ，1 9 9 3 7 蔡跃，黄鼎业 ， 熊学玉影响预应力混凝土结构耐 久性的因素和对策 J 建筑技术， 2 0 0 3 ， 3 4 ( 5 ) ：3 5 3 3 5 4 CAI Yu e，HUANG Di n g - y e，XI ONG Xue y uF a c t o r s a ffe c t i n g d u r a b i l i t y o f p r e s t r e s s c o n c r e t e a n d s o l u t i o n J A r c h i t e c t ure T e c h n o l o g y ， 2 0 0 3 ， 3 4 ( 5 ) ： 3 5 3 3 5 4 8 刘立军，王树义， 朱龙 预应力钢材的腐蚀与防护 J 金属制品， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 2 ) ： 7 1 0 L I U L i j u n ，WA N G S h u y i ，Z H U L o n g C o r r o s io n and d e f e n c e o f PC s t e e l p r odu c t s J S t e e l Wi r e P r o d u c t s ， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 2 ) ： 71 0 1 9 J T o r i b io J H y d r o g e n e m b ri t t l e m e n t o f p r e s tr e s s i n g s t e e l s ：t h e c o n c e p t o f e ff e c ti v e s t r e s s i n d e s i g n J M a t e ri al s D e s i g n ， 1 9 9 7，1 8：818 5 1 1 0 J T o r i b i o J R o l e o f c r a c k t i p r e s i d u al s tr e s s e s i n s tr e s s c o r r os i o n b e h a v i o ur o f p r e s tr e s s in g s t e e l J Const r u c t i o n and B u i l d i n g Ma t e ri als ，1 9 9 8 ，1 2：2 8 32 8 7 1 1 J S c h r o e d e r R M，M a i l e r I L S t r e s s c o r r o s i o n c r a c k i n g and h y d r o g e n e mb r i t t l e me n t s u s c e p t i b i l i t y o f a l l e u t e c t o i d s t e e l e m p l o y e d i n p r e s tr e s se d c o n c r e t e J Cor r o s i o n S c i e n c e ， 2 0 0 3 ，4 5：1 9 6 9 1 9 8 3 1 2 J P r o v e r b i o E ， Lon g o P F ai l u r e m e c h a n i s m s o f h i g h s tr e n g t h s t e e l s i n b i c arbon a t e s o l u t i o n s u n d e r ano d i c pol a r i z a t i o n J C o