【摘 要】钢筋腐蚀是在役钢筋混凝土结构性能劣化的重要原因之一。钢筋的腐蚀机理及影响因素分析，对于在役钢筋混凝土结构的承载能力评估、维护加固决策和服役寿命预测等具有重要意义。本文首先分析了混凝土中钢筋的腐蚀机理，然后讨论了水灰比、水泥种类及活性掺和料、混凝土电阻率、保护层厚度、环境温度、相对湿度、结构荷载等因素对钢筋腐蚀速率的影响规律，对于混凝土中钢筋腐蚀的预防和控制具有指导意义。
　　【关键词】混凝土；钢筋；腐蚀速率；影响因素
　　钢筋腐蚀是在役钢筋混凝土结构性能劣化的重要原因之一。钢筋腐蚀主要包括诱导期和发展期两个阶段。前者主要关注侵蚀性物质（如二氧化碳或氯离子）在混凝土中的传输累积规律以及钢筋表面钝化膜的脱钝过程；后者主要关注腐蚀钢筋混凝土结构的性能劣化规律。由于钢筋腐蚀速率不仅控制了钢筋有效承载面积削减的快慢，而且决定了腐蚀产物的生成与积累过程，进而影响混凝土保护层的开裂和剥落，所以混凝土中钢筋的腐蚀机理和影响因素分析是钢筋腐蚀发展期的重要研究内容。
　　1 混凝土中钢筋的腐蚀机理
　　新浇筑的混凝土呈高碱性，能够保证钢筋表面钝化膜的稳定性，使钢筋不发生腐蚀。受混凝土碳化和氯盐侵蚀等因素的影响，钢筋表面的钝化膜逐渐失去稳定性而遭到破坏。脱钝的钢筋表面与钝化膜完好的钢筋表面之间会产生电位差，在氧气和水充足的条件下钢筋就会发生腐蚀。混凝土中钢筋的宏电池腐蚀如图1所示。其中，脱钝区钢筋的铁原子离开晶格转变为表面吸附原子，然后越过双电层放电转变为Fe2+，发生氧化反应，形成钢筋宏电池腐蚀的阳极，对应的电化学反应方程式为
　　（1）
　　在钝化膜完好区的钢筋与混凝土交界面，氧气和水获得从阳极区通过钢筋转移到该区域的电子而形成OH-，发生还原反应，形成钢筋宏电池腐蚀的阴极，对应的电化学反应方程式为
　　（2）
　　图1 混凝土中钢筋的宏电池腐蚀图示
　　阳极氧化反应生成的Fe2+与阴极还原反应生成的OH-会进一步通过下式反应生成Fe（OH）2
　　（3）
　　当混凝土中的氧气供应充足时，Fe（OH）2与氧气反应生成Fe（OH）3，Fe（OH）3脱水后变成疏松、多孔的红锈Fe2O3，其化学反应方程式为
　　（4）
　　（5）
　　当混凝土中的氧气供应不足时，Fe（OH）2与氧气反应生成黑锈Fe3O4，其化学反应方程式为
　　（6）
　　钢筋腐蚀不仅导致钢筋的有效承载面积减小，而且所生成的腐蚀产物（如Fe（OH）2、Fe（OH）3和Fe2O3）发生体积膨胀，会导致混凝土开裂，甚至引起钢筋与混凝土之间发生粘结滑移，从而劣化钢筋混凝土结构的性能。
　　2 混凝土中钢筋腐蚀的影响因素
　　（1）水灰比
　　水灰比直接影响混凝土的强度和密实性，进而影响钢筋的腐蚀速率。减小水灰比，能够改善混凝土和钢筋交界面处的微观结构，降低该区域的氧气和孔隙水含量。一般来讲，水灰比越大，混凝土的强度就越低，密实性越差，外界物质越容易侵入混凝土内部，导致混凝土内钢筋的腐蚀速率越高。
　　（2）水泥的种类及活性掺和料
　　不同水泥的成分有很大的差异，对水泥水化产物的成分和含量有很大的影响，进而影响到混凝土的强度和密实性。活性掺合料能够参与水泥的水化，增加混凝土中水化硅酸钙凝胶的含量，降低混凝土中连通孔隙的数量，提高混凝土的密实性，进而减小混凝土内钢筋的腐蚀速率。
　　（3）混凝土电阻率
　　混凝土的电阻率与混凝土的水饱和度、混凝土原料、氯离子含量、碳化程度、温度等因素相关。电阻率反映了混凝土内部的粒子通道数量，二者表现为反比关系。随着混凝土电阻率的减小，钢筋的腐蚀速率逐渐增大。