潘浩鹏
中远海运（广州）有限公司 510220
摘要：土建工程项目的钢筋混凝土结构中，钢筋会在一定的条件下出现锈蚀问题，出现该问题之后，会对整个系统的运行质量造成影响。基于对锈蚀钢筋混凝土柱力学性能退化表现的分析，本文探讨了具体的退化形式、锈蚀过程和原因等，在此基础上，针对锈蚀钢筋混凝土柱力学性能退化问题的处理方法作出了说明，从而让该结构能够保持在稳定运行状态。
关键词：锈蚀钢筋；钢筋混凝土柱；力学性能
引言：锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能退化主要表现在三个层面，首先是轴向力承力性能的退化，其次为节点承力性能的退化，最后是剪切力承力性能的退化。在钢筋混凝土柱体的建设过程中，只有在所有的材料都能够符合相关的设计标准和建设要求的情况下，才可认为该系统当前的性能符合要求，在钢筋锈蚀之后，柱体本身的质量和运行质量都会出现严重风险。
一、锈蚀钢筋混凝土柱力学性能退化表现
（一）轴向承力退化
钢筋混凝土柱体中的钢筋材料作用是，能够实现对柱体内所有材料的连接，同时对于后续的具体加固和处理中，钢筋材料本身可承受一定的变形量，因此可以有机调整混凝土结构的本身参数，让最终的具体处理过程和运行过程中，可以实现对工程参数和信息的综合整理，让该系统本身能够实现在轴向方向上承力水平的提高[1]。
在钢筋锈蚀之后，一方面钢筋材料本身和混凝土结构的紧固性能下降，这就会导致钢筋材料和混凝土材料之间出现离析问题，为此，钢筋混凝土材料本身需要处于更高的承力状态，当此时，正是由于混凝土材料本身不具备较高的压缩比，因此会导致承力过程中出现性能下降问题。另一方面钢筋本身的性能会大幅度下降，包括允许变形量不足、承力性能下降等，这类问题出现之后，都会导致轴向方向上的钢筋混凝土柱力学性能退化。
（二）节点承力退化
在节点承力性能方面，钢筋混凝土建设阶段，会加入大量的钢筋材料，这类材料为了能够具备更高的综合承力性能，会在其中配置专业的节点，这类节点可通过多种方式进行建设，常见的方法为焊接，尤其是针对钻孔灌注桩构件，会通过配置专业的钢筋笼实现承力水平的提高。然而在钢筋锈蚀之后，一方面钢筋本身的直径会下降，这显然不利于承力性能的保持，另一方面各个节点区域内，如果钢筋材料主体出现了锈蚀，由于节点区域具有不同钢筋的对接问题，因此，节点区域的锈蚀效果将更为严重，钢筋框架整体甚至可能会出现断裂问题。由于在空间框架内节点区域属于承力能力方面的脆弱点，如果节点本身的性能下降，显然不利于整个结构运行质量的提高。
（三）剪切力承力退化
钢筋混凝土柱的运行过程中，不论在土建工程的地上区域还是地下区域，都必然会承受一定程度的剪切力。为此，要求通过对剪切力的科学建设，防止发生过大的形变，同时也要能够保持主体上的稳定性。在钢筋材料锈蚀之后，一方面钢筋材料本身更加容易折断，甚至在发生较小变形之时，钢筋材料可能就已经处于失效状态，无法导致整个钢筋混凝土柱恢复到原有的形状，此时会导致整个系统的运行水平大幅度下降，另一方面钢筋在锈蚀过程中，柱体的脆性提升，此时钢筋容易在遭受剪切力时发生破坏，导致系统的性能下降。
二、出现锈蚀的具体过程与影响因素
（一）锈蚀过程
1.钢筋锈胀阶段
在进行钢筋混凝土的浇筑过程中，水泥石本身存在着大量的孔隙，同时与钢筋表面之间也存在着很多微小空隙，受到空气的影响，钢筋表面对受到腐蚀介质的侵蚀而产生一定的钝化膜，并随着时间的推移发生相应的锈蚀反应。在此过程中，钢筋表面产生的铁锈在经过膨胀之后会进入到上面的孔隙当中，当孔隙被填充满之后钢筋锈胀就会对周围的混凝土产生锈胀力，但这样的钢筋锈胀力还不足以使混凝土产生裂缝。
2.保护层锈胀抵抗阶段
在钢筋锈胀的持续发展下，保护层会受到混凝土锈胀力的影响而出现裂缝，出现这样现象的过程被称之为保护层锈胀抵抗阶段。随着钢筋锈胀程度的不断提升，保护层所要承受的拉应力也在不断提升，而当锈胀力超过拉应力的时候，保护层就容易发生裂缝扩张的现象。与此同时，铁锈随着钢筋锈蚀的发展也持续增多，并继续填充周围的孔隙。在该两过程的共同作用下，混凝土表面并不会出现明显裂缝。另外，铁锈和混凝土之间的作用力在此阶段则一直保持在弹性状态。
3.保护层开裂阶段
在钢筋锈胀力的持续作用下，混凝土会产生一定的裂纹，加剧了保护层开裂扩张的趋势；伴随着钢筋锈胀的加剧，保护层会出现明显裂缝，进而裂缝会不断渗透到混凝土表面，乃至最终贯穿保护层。
在钢筋锈蚀程度足够深的情况下，钢筋表面周围区域的混凝土会出现一定的裂缝，而钢筋锈蚀的持续恶化使得裂缝发展到混凝土表面，在达到保护层的同时铁锈会填满孔隙，加剧裂缝的发展。
（二）影响因素
结合以上对混凝土锈裂过程的分析可以基本得出整个过程的主要原因为空气等腐蚀介质与钢筋发生锈蚀反应，结合当前的研究成果，当整体环境条件不改变的情况下，混凝土锈裂主要受到以下几方面因素的影响：1）钢筋的直径，钢筋直径的变化对锈蚀深度与速度都会产生一定的影响，当直径增加的情况下，虽然可以在一定程度上减少锈蚀深度，但也会加速保护层锈裂的进程；2）钢筋材料属性，当钢筋中所包含的氯离子含量降低时，保护层锈裂的速度也会减缓，但对应的钢筋锈蚀深度会持续增加；3）钢筋锈蚀膨胀率，当钢筋锈蚀膨胀率增加的时候保护层锈裂的速度将会明显提升，但钢筋锈蚀深度会稍有减小；4）保护层厚度，保护层厚度越大则保护层锈裂的速度就越慢，其对应的钢筋锈蚀深度增大；5）混凝土抗拉强度，当混凝土抗拉强度提升的时候，保护层锈裂的速度会减慢，其对应的钢筋锈蚀深度会明显增加。结合上述内容综合分析，在进行钢筋混凝土浇筑的过程中，应尽量选用直径较大、含氯量较低以及膨胀率低的钢筋，同时应适当地增加保护层厚度与混凝土强度等级，同时加强混凝土振捣，减少内部空气等腐蚀介质，进而有效保证混凝土密实度符合浇筑需求，为减少混凝土锈裂现象奠定基础。
三、锈蚀对混凝土柱产生的不利影响
受到轴向压应力的影响，混凝土在未配置箍筋的情况下会在内部产生竖向压应变和横向拉伸应变，在压应力不断提升的影响下，混凝土会出现纵向裂缝，当压应力的大小达到混凝土的抗压极限时，混凝土的竖向应变也会趋向于极限值，进而在持续应变的发展下混凝土柱被破坏。通常情况下，由有效约束区、弱约束区和无约束保护层共同组成了箍筋约束轴压柱混凝土截面，受到压应力的影响，约束区竖向抗压能力可以得到明显提升，进而也提高了混凝土柱的承载能力。箍筋对核心区混凝土的约束力在不同阶段也会呈现出完全不同的变化，在初期，整体的变形比较小，箍筋约束应力也较小；随着轴压力的提升，混凝土竖向变形以及横向变形会随之增大，进而箍筋的约束应力会提升；在轴压力持续提升的情况下，混凝土表面及内部出现的裂缝问题也会不断加剧，进而逐渐影响到保护层以及混凝土柱的有效受力截面面积，与此同时，箍筋的横向约束作用力会在短时间内迅速提升；最终在混凝土柱竖向应变达到极限的时候，箍筋的竖向应力会减少，进而导致混凝土整体的构件被完全破坏。
四、[该段与锈蚀对混凝土柱的不利影响无关。。]锈蚀钢筋混凝土柱力学性能退化处理
（一）腐蚀消除工作
在力学性能退化的预防过程中，最核心的工作是防止钢筋混凝土内的钢筋结构出现锈蚀问题，在具体的工程项目建设和开发过程中，当前已经开发出了多种预防性的设施[2]。比如对于钢筋结构的包裹材料配置、钢筋材料的预先处理配置等，在该配置下，钢筋锈蚀速度放缓，钢筋材料本身的性能和质量可以得到维持，同时也可以在实际的运行过程中，更好地抵抗自然环境，放缓对钢筋混凝土结构造成不利影响，从而让该结构的运行时间长度得到大幅度的延长。可以说，如果能够科学的配置相关材料，使得钢筋本身的抗腐蚀能力大幅度提升，则自然会让整个结构的运行稳定性、运行安全性和运行寿命都得到综合提升。
（二）构件加固工作
相关结构的配置，主要包括具体设计和施工中的设施加固，以及一定运行时间之后的加固。针对前项工作，是设计工作和施工工作中的研究重点，比如针对某钢筋混凝土结构柱装置，其工作意义是，实现对于地表建筑中某个区域的支撑，而从取得的分析结果上来看，原有的设计方案内，虽然已经可以满足在未来十年内，让该装置处于稳定运行状态，但是考虑到可能发生钢筋材料的腐蚀问题时，因此在桩体本身建设中，会在原有的设计方案之内加入响应的加固材料，同时对于其他类型的各类材料，也进行了适当的配置，虽然成本在一定程度上提高，但是可以延长系统的运行寿命。另外对于地表区域的支撑结构，也提高了整个系统的平稳性。针对后项工作，需要在一定的运行周期内，根据实际情况配置各类专业的加固构件，通过对该设施的使用，让最终所取得的专业性分析结果和工作性能得到提高。
（三）信息验证工作
在各类信息的验证过程中，必须要能够根据当前所有的施工内容和工作项目，实现对于所有数据和信息的收集，之后把所有的数据信息以专业性数据的模式录入专业分析处理系统，从而综合性探讨当前该系统在实际运行过程中是否存在问题，当发现存在信息方面的根本问题时，要对相关问题做出修补。比如在施工现场信息处理过程中，要能够掌握对该区域的信息处理方法，通过对当前各类技术的应用和论证，发现存在的问题，并加以科学合理地处理。如发现采用焊接方法，容易导致焊接区域出现锈蚀，因此最终通过分析采取的处理方法是：借助碗扣和盘扣结构，对该区域进行处理。而对于这两类设备，在构件具体的使用数量、应用区域以及各类设施和辅助材料的应用方法，都必须要能够得到全面完善的记录，从而取得专业分析结果，进而加以应用。
结论：综上所述，锈蚀钢筋混凝土柱的力学退化主要体现在轴向承力性能、节点承力性能、剪力承力性能下降等，该三类表现都会导致整个系统的运行质量下降。针对这类问题的处理方法，最核心的内容是防止钢筋锈蚀，因此需要构造专业的体系以及管理方法，对整个运行系统进行专项处理，另外在管理过程中，要建立专业的分析处理系统，完成信息的验证工作，对企业施工过程和运行过程配置专业的管理体系，持续跟进处理。
参考文献：
[1]王磊. 锈蚀钢筋混凝土柱力学性能退化研究[D].西安科技大学,2016.
[2]李瑶亮. 锈蚀钢筋混凝土框架结构抗震性能分析[D].郑州大学,2016.