混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性-学位论文.doc

毕 业 设 计（论文）

混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性

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专 业: 土木工程
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学习中心：昌平
指导教师：

2014年 月 日（终稿截止日期）

中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）

混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性

摘 要

随着我国经济的快速发展，钢筋混凝土结构以及高性能钢筋混凝土结构的应用也变得越来越广泛，而在这种情况下，钢筋出现锈蚀的情况及其耐久性的问题，也就越来越受到重视。我们知道，钢筋混凝土的结构在我国已然得到了极大的应用，一旦其出现问题，那么小至国家经济，大至民众安全，就都有可能受到威胁。而近几年来，由于混凝土中钢筋锈蚀的情况，其相关结构的耐久性能也就开始逐渐衰退，这无疑危害了结构的承载能力，同时也降低了结构的使用寿命。据此，本文对混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性的相关问题进行一定的分析，同时也对减少钢筋锈蚀情况的方法进行了研究，力求能够为我国建筑结构耐久性的提升得出一定的理论基础。

关键词：混凝土；钢筋；结构；耐久性

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中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）
目 录
第一章 前 言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的与方法 2
1.3 国内外研究现状 2
第二章 理论综述 5
2.1 混凝土中钢筋锈蚀的定义 5
2.2 结构耐久性的定义 5
2.3 混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响 6
第三章 减少混凝土中钢筋锈蚀的方法 8
3.1影响混凝土中钢筋锈蚀的因素 8
3.2避免混凝土中钢筋锈蚀的方法 8
第四章 从结构耐久性的角度考虑应怎样选择混凝土中的钢筋 10
4.1从混凝土建筑所处环境和年限考虑 10
4.2影响混凝土中钢筋锈蚀的因素 10
第五章 结 论 11
参考文献 12
致 谢 13

第一章 前 言
1.1 研究背景
随着我国经济的快速发展，钢筋混凝土结构的应用也变得越来越广泛，而从实际中来看，虽然混凝土的结构具有寿命长的特点，同时其在一定时间内，也基本无需维护，但是，我们知道，无论如何坚硬的结构，在长期自然环境和使用环境的双重作用下，其功能也必将逐步衰减，这从实质来看，是一个我们任何人都无法违抗的事实。而在混凝土这一方面，其具体的钢筋结构在外部因素及其自身内在因素作用下，其安全性和使用功能都可能会在一定时间以后有所下降。其中最明显的就是钢筋锈蚀的问题，这个问题一旦发生，混凝土结构的耐久性无疑就面临着下降的防线，也正是在这种情况下，混凝土结构的耐久性问题也越来越受到人们的普遍重视。从世界范围内的大背景来看，人们通过实践的过程，正在逐步认识到，混凝土结构在某些环境条件下，会受到物理和化学的侵蚀作用，这样，钢筋锈蚀的具体情况就会产生，混凝土就会发生胀裂的情况，其耐久性能也就不能达到人们理想的水准。工程结构的耐久性主要是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的加固处理就能够保持其安全性、正常使用性和可接受外观的能力。毫无疑问，混凝土结构的耐久力与其他物质相比较而言，基本上算是十分出色的，然而，由于结构并非处于一个永远一成不变的环境里，因此，其耐久度随着人为因素与自然因素的双重作用力下发生改变也是无可厚非的。由此来看，如果不抓紧对混凝土钢筋锈蚀等等的问题进行重视的话，那么在混凝土建筑大范围普及的今天，一旦发生意外情况，那么对人们的伤害无疑是巨大的。从相关的实际情况来看，无论是国内还是国外，由于各种原因造成的混凝土结构耐久性能衰退现象历来是工程建设领域非常严峻的问题，可以说，这种情况极大地危害了结构的耐久性能和安全性能，必须予以高度关注。正是在这样的背景下，本文就开展了相关问题的论述、分析。
1.2 研究目的与方法
混凝土安全性与耐久性一直是建筑史上的重要课题，而在这个混凝土建筑随处可见的时代，混凝土的安全性毫无疑问是直接关系到混凝土建筑的使用年限和人民生命财产安全的重要因素。而在这样的情况下，如何选择恰当锈蚀的钢筋，以此来建造混凝土建筑，这对于建筑工程就变得前所未有的重要。但是，在现代的建筑工程中，我国对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性的研究还比较少，因此，对于如何正确选择适当锈蚀的钢筋，这对于建筑工程非常重要。鉴于以上原因，本文开展了相关的论述，第一，希望能够通过对混凝土中钢筋的锈蚀对混凝土建筑的影响问题的分析，唤起我国相关人员对其的重视。第二，希望能够通过本文的叙述，对建筑工程的良好发展产生积极的影响。这就基本是本文研究的目的。
在合理的情况下，本文采取理论分析法、文献分析法、归纳整理法、经验总结法等进行定性研究。为了对混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久度的相关问题进行完整的剖析，笔者查阅了大量关于混凝土结构耐久度方面的理论内容，掌握了现代建筑背景下，减少钢筋锈蚀情况、选择混凝土中钢筋的相关方法及具体的实行方式，着力提升了本文的深度性。而通过文献分析法，笔者在查阅了相关钢筋锈蚀的文献、期刊的基础上，通过归纳整理法，重点对参考文献进行了全面的分析、整理，这也就使得本文更具理论性和指导性。

1.3国内外研究现状

对于混凝土的钢筋锈蚀以及其耐久性的研究，无论是国内还是国外都对其颇有涉及。但是从实际上来看，国外的研究成果要远远高于国内的研究成果。早在1824年，随着波特兰水泥的问世，人类就已经开始了应用混凝土建造建筑物的历史，同时，在这个最初的开端，关于混凝土结构的耐久性问题也就出现了。伴随着国外混凝土结构的使用进入高峰期，关于混凝土结构的耐久性的相关研究也开始进入了一个高潮，国际材料与结构研究所联合会于在成立了“混凝土中钢筋腐蚀”技术委员会后，直接促进了混凝土结构耐久性研究的发展，这也就使得混凝土结构正常使用的问题，已然成为国际学术机构和国际性学术会议讨论的重要课题之一。到了1987年，国际桥梁与结构协会在巴黎召开了直接以“混凝土的未来”命名的国际会议。而在1993年，对于混凝土结构的耐久性问题及结构残余能力，世界范围的各个强国也举办了国际学术会议进行积极的讨论。这些国外学术活动的开展，可以说大大的加强了各国学术界之间的合作与交流，与此同时，这样的合作也取得了较为显著的成果，其中部分的科研成果己然应用于工程实践并成为指导工程设计、施工、维护等的标准性技术文件。由此可见，国外对混凝土耐久性问题的研究，基本也就奠定了如今建筑界关于混凝土结构耐久性的相关研究基础。
我国对于混凝土结构的耐久性的相关研究始于20世纪60年代。虽然根本无法与国外的学术水平相提并论，但是我国的各位学术人士仍然付出了相当大的努力。中国土木工程学会于1982、1983年连续两次召开了全国混凝土耐久性学术会议，这也为随后混凝土结构规范的科学修订奠定了基础，推动了耐久性相关研究工作的进一步开展。而在1994年，国家科委组织了国家基础性研究重大项目，其中混凝土结构耐久性的问题，也成为了重点的研究对象。到了2001年、2002年，国内众多相关专家学者在北京专门举行了关于混凝土结构安全性、耐久性及耐久性设计的研讨会，这些学者就土建工程的安全性与耐久性问题进行了激烈的讨论。虽然我国并没有独立研究出任何与之相关的理论，但是在国外的现有的基础上，我国相关人士对其进行了理论升华，这也说明了，我国对于混凝土耐久性的研究还具有着极大的上升空间。
第二章 理论概述
2.1 混凝土中钢筋锈蚀的定义
想要对总体问题进行研究，首先就应该对混凝土中钢筋锈蚀的定义进行相关的分析。而从实际来看，根据金属腐蚀的机理不同，我们基本可以钢筋锈蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类进行分析。从字面上我们就可以看出，单纯由化学作用而引起的腐蚀，其定义就是化学腐蚀，其具体的环境一般就是在高温或非电解质的环境中。而另一类腐蚀是由电化学反应引起的，其定义就是电化学腐蚀。通常情况下，电化学腐蚀比化学腐蚀速度快得多，也更为普遍，因而，其具体的危害性也就更大。而在混凝土结构中钢筋的腐蚀，就其具体的定义而言，其主要就是铁与电解质之间的相互作用，换句话说，钢筋锈蚀基本属于电化学腐蚀，因从，对于混凝土结构的钢筋锈蚀而言，我们就可以将其认定为电化学反应过程。而其既然属于电化学腐蚀，根据腐蚀电化学原理，就能够找到其发生锈蚀情况的外界因素。首先，当在钢筋表面存在电位差，构成腐蚀电池的时候，其就很容易出现锈蚀的情况。其次，当钢筋表面的钝化膜由于种种原因被破坏的时候，其处于活化状态，就很有可能引起其锈蚀。最后，在钢筋表面有腐蚀反应所需的水和溶解氧的时候，锈蚀情况就很有可能发生。而通过实践证明，钢筋混凝土在钢筋外围的混凝土碳化，并且碳化深度发展到钢筋表面的时候，我们就基本可以认定，其已经构成了钢筋锈蚀，而当钢筋受到氯化介质侵蚀的时候，其也基本就会呈现出锈蚀的情况。
2.2 结构耐久性的定义
对于结构耐久性的定义，笔者在查阅了相关文献的同时，加上自身的理论知识积累，已然对其有了一定的分析成果。首先，结构耐久性的具体定义，是在预定作用和预期的维护与使用条件下，结构及其部件能在预定的期限内，持续维持其所需的最低性能要求的能力。换句话说，结构耐久性就是在无维护、无检修的情况下，保持自身本质结构性的能力。而在具体的混凝土结构中，混凝土的耐久性问题，就成为了一个复杂的，具有多种因素的问题。对于这个问题，我国相关部门特意的针对其具体的情况，进行了相关的规定，那就是在干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀的环境下，对耐久性要求相对的考虑较少，而除此之外，就必须对混凝土结构的耐久性进行大程度的重视。这也是因为，混凝土结构因钢筋锈蚀而导致的耐久度下降情况，其危害程度远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以说，这个问题就必须要引起高度的重视，也值得我们每一个人对其进行重视。
2.3 混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响

毫无疑问，混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久度还产生极大的营销，这一点在前文中已经有过一定的分析了。可以说，钢筋锈蚀对混凝土结构的耐久性甚至可靠性的影响十分显著。事实上，混凝土结构中钢筋锈蚀往往受许多因素的影响，其中既包含着内部因素，同时也存在着外部因素，从通常情况来看，内部因素基本就是钢筋工况和混凝土工况，而外部因素就基本是相关的环境条件。与此同时，筋应力状态对其锈蚀的影响也很大。而在现实的情况中，往往就是这种应力腐蚀，要比一般腐蚀更危险，其也就对结构的耐久性有着更深的影响。一般来说，钢筋的应力腐蚀主要分为两个阶段，即局部电化学腐蚀阶段和裂缝发展阶段。尤其是电化学腐蚀，其很有可能使钢筋发生事故性断裂。而从其对结构耐久性的影响来看，含碱量低的混凝土，由于其相关的碳化速度快，因此，就很有可能大大的减少结构的耐久度。另外，混凝土结构的裂缝与钢筋的腐蚀相互作用，就能够在实际中加剧钢筋的腐蚀破坏而影响到具体的结构耐久度。总而言之，钢筋锈蚀与结构耐久度有着密切联系，基本上只要钢筋出现锈蚀情况，那么该结构的耐久性也就必定会下降。
第三章 减少混凝土中钢筋锈蚀的方法
3.1 影响混凝土中钢筋锈蚀的因素

事实上，有很多种因素能够导致或者加速钢筋的锈蚀，其中，钢筋本身的具体材质就是其中的一个重要因素。显而易见，若钢筋材质好，那么其金相组织也就会比较均匀，这样，钢筋本身具体所具有的防锈能力无疑就会十分可观。而若采用耐磨蚀钢筋，就可以直接的避免锈蚀的发生，但是，从我国现有的情况来看，由于政府方面并不重视这一问题，经济方面也不给予一定的政策支撑，因此，耐磨蚀钢筋就始终没有在我国得到普及。除此之外，钢筋应力状态也对其具体的锈蚀有着极大的营销。从实际上来看，这种应力腐蚀往往要比一般的腐蚀更危险，其破坏往往直接呈脆断性质。一般来说，钢筋的应力腐蚀主要分为两个阶段，也就是局部的电化学腐蚀阶段和裂缝发展阶段。这一点在前文已经有了相关叙述，在此也就无需赘述了。另外，混凝土结构的裂缝与钢筋的腐蚀能够起到相互作用，这也可以加剧混凝土结构中钢筋的腐蚀破坏。最后，裂缝对钢筋的影响程度也与环境条件有关。这就基本是裂缝对钢筋锈蚀的影响。
3.2 避免混凝土中钢筋锈蚀的方法
通过前文的叙述，我们基本能够通过后其相关的影响因素，得出一些避免混凝土中钢筋出现锈蚀的方法。而笔者认为，想要防止钢筋锈蚀，就必须从多方面入手，对具体的相关问题进行具体分析，从而采用有效的预防修补措施，避免灾害，减少损失。从一般来看，钢筋锈蚀的预防措施主要有较为常规的方法，同时也有着特殊的方法。而从一般的实践中，较为常规的方法就是通过正确的设计与施工，最大限度地提高混凝土本身提供的保护作用，以限制氯盐、二氧化碳、氧与水等进入混凝土中。而特殊的措施，就需要添加一定的外加剂。由于本文篇幅有限，在此就不多加叙述了。

第四章 从结构耐久性的角度考虑应怎样选择混凝土中的钢筋
4.1 从混凝土建筑所处环境和年限考虑
从结构耐久性的角度考虑，笔者认为，应该将总体的问题分开，根据不同的角度对钢筋的选择问题进行考虑。首先，从混凝土建筑所处的环境和年限进行考虑，是具有一定的理论支持的。前文说过，对于这个问题，我国相关部门特意的针对其具体的情况，进行了相关的规定，那就是在干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀的环境下，对耐久性要求相对的考虑较少，而除此之外，就必须对混凝土结构的耐久性进行大程度的重视。由此可见，对于常规的环境，我们就需要选择耐久度较高，具有一定抵抗二氧化碳、水等因素的钢筋，以此来进行下一步的考虑，而在干湿的天气，对于钢筋的选择就能够在具体的质量要求上放宽一点。年限同样如此。
4.2 选择混凝土中钢筋的相关标准

选择混凝土中钢筋的相关标准，也是对于钢筋选择的具体要求之一。一些钢筋的相关标准定制的较高，这也就说明，其能够在具体的外界因素中，更好的抵抗锈蚀的情况，这在无形中也就会提升结构的耐久性。而一写钢筋的相关标准较低，那么就说明其质量有可能在一定因素的渗入下，产生锈蚀的情况，这就需要相关人士在不同情况中进行灵活的选择了。

第四章 结 论
综上所述，我国对于混凝土结构的钢筋锈蚀问题进行的研究还不多，而在实际情况中，因为钢筋锈蚀的问题导致的建筑结构耐久度下降的情况也时时发生。而通过具体的分析，笔者得出了一定的结论，那就是在合理的情况下，相关人士必须正视混凝土结构钢筋锈蚀与耐久度之间和关系，并应该通过混凝土钢筋结构锈蚀的具体机理，根据不同的情况，选择合理的钢筋设施。只有如此，我国建筑耐久度下降的问题，才能够真正的得到解决。

参考文献
[1] 刘楚中.建筑结构可靠度[M].长沙:湖南科学技术出版社，1996
[2] 陈震.现浇钢筋混凝土结构裂缝诊断专家系统[J].施工技术，28(11)1999:24一25
[3] 洪定海.混凝土中钢筋的腐蚀与保护[M].北京:中国铁道出版社，1998
[4] 赵卓.基于耐久性的结构混凝土研究[J].华北水利水电学院学报，26(4)2005:13一15
[5] 郭院成.基于钢筋锈蚀的混凝土耐久性研究[R].郑州大学土木工程
学院，2006
[6] 贡金鑫.工程结构可靠性基本理论的发展与应用[J].建筑学院，2011，（09）.
[7] 张永健.地铁杂散电流及腐蚀防护问题[J].供用电1996.(4):35-37.
[8] 冯乃谦.混凝土与混凝土结构的耐久性[M]，北京：机械工业出版社，2009.1:75-89,450-452.

致 谢
在此我想要感谢我的导师，没有你，我无法完成这篇论述。同时，我也想要感谢我的同学们，没有你们的帮助，我也无法走到今天。事实上，当论文写到这一部分的那一刻，我的心情不知道该怎么来表达。除了谢谢，我也不知道还有哪个词语，能够更好的诠释我此时此刻的心情。最后，让我再一次向我的老师致以最崇高的敬意。

中国石油大学（北京）远程教育学院
毕业设计（论文）开题报告

混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性

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专 业: 土木工程
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2014年8月14日毕业设计（论文）开题报告
论文题目
混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性
一、选题原因
混凝土安全性与耐久性是建筑史上的重要课题，在这个混凝土建筑随处可见的时代，混凝土的安全性是关系混凝土建筑的使用年限和人民生命财产安全的重要因素。如何选择恰当锈蚀的钢筋来建造混凝土建筑对于建筑工程至关重要。但是，在现代的建筑工程中，我国对于混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性的研究还比较少，应该如何正确选择适当锈蚀的钢筋对于建筑工程非常重要。
鉴于以上原因：第一，混凝土中钢筋的锈蚀对混凝土建筑的安全性与人民的生命财产安全至关重要。第二，国内相关研究少，对混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性的课题进行研究有利于建筑工程的良好发展。作为土木工程专业的学员，笔者认为选择“混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性”具有重要的意义。
二、论文框架
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 研究目的与方法
1.3 国内外研究现状
第二章 理论概述
2.1 混凝土中钢筋锈蚀的定义
2.2 结构耐久性的定义
2.3 混凝土中钢筋锈蚀对结构耐久性的影响
第三章 减少混凝土中钢筋锈蚀的方法
3.1 影响混凝土中钢筋锈蚀的因素
3.2 避免混凝土中钢筋锈蚀的方法
第四章 从结构耐久性的角度考虑应怎样选择混凝土中的钢筋
4.1 从混凝土建筑所处环境和年限考虑
4.2 选择混凝土中钢筋的相关标准
总结
参考文献
致谢
三、 时间及进度安排

第一阶段： 8月31日 选题；
第二阶段： 9月10日 开题报告写作；
第三阶段： 9月11日 查找相关文献；
第四阶段： 10月20日 初稿写作；
第五阶段： 11月10日 完成初稿写作；
第六阶段： 12月14日 前，根据老师提供的修改建议完成二稿
第七阶段： 1月30日 前，根据老师建议，修改并经老师审核完成终稿
第八阶段：2月中旬 准备答辩
指导教师意见：

指导教师（签名）：
年 月 日

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