自从1824年发明水泥后，钢筋混凝土因为具有耐久性高、整体性好、抗压强度高等优点，被广泛用于土建、桥梁、港口以及特种结构等工程领域。但是同时，钢筋混凝土又具有自重大、抗裂性差、钢筋锈蚀等缺点，往往造成建筑结构安全等危害，经济损失也非常严重。因此，钢筋混凝土结构耐久性和现有结构安全性评估对维修和加固现有建筑物异常重要，具有很强的现实意义和非常高的社会经济效益。
1.钢筋锈蚀对钢筋混凝土力学特性的影响
钢筋锈蚀对钢筋混凝土力学特性的影响有三个方面：(1)钢筋与混凝土粘结力下降、钢筋有效截面变小，降低了结构的承载能力；(2)钢筋锈蚀体积膨胀，使得混凝土产生顺筋胀裂，从而降低了结构的刚度，增大了变形，甚至使得混凝土层脱落，影响结构的正常使用；(3)钢筋锈蚀在混凝土产生相当大的拉应力，使得混凝土承受双向或三向应力，结构的延性降低。
2.钢筋锈蚀的影响因素
2.1氯化物的影响
氯化物是钢筋锈蚀的最重要原因，氯离子能加速钢筋锈蚀。但并非混凝土孔隙中氯离子都会引起钢筋锈蚀破坏，只有自由氯离子才能对钢筋起到破坏作用。氯离子主要是通过扩散进入混凝土达钢筋表面，其扩散过程与周围介质中氯离子浓度，混凝土的渗透性也有关系，同时受到混凝土的毛细孔结构及孔膜被水饱和程度等因素的影响。研究表明，产生混凝土中钢筋锈蚀的氯离子临界值与pH值间存在一定的关系，Hausmann发现当[Cl-]/[OH-]＞0.6时，钢筋开始发生腐蚀破坏。Couda认为Cl-临界浓度与OH-临界浓度之间的关系为pH=0.83logCl-+KC(K为常数)，关于混凝土结构被破坏时的临界Cl-浓度问题，已被很多学者研究。
2.2混凝土碳化
正常状态下，混凝土空隙液呈强碱性，钢筋表面的混凝土形成钝化膜，对钢筋有保护作用。当大气中二氧化碳向混凝土内部渗透，并与混凝土中Ca(OH)2反应，生成CaCO3，使得混凝土碱性减低。当碳化层发展到钢筋表面，使钢筋表面的高碱环境(pH为12.513.5)的pH值下降。当pH值下降到11.5以下时，钝化膜开始不稳定。当pH降到9左右时，钢筋钝化膜就遭到破坏。
2.3硫酸盐的影响
硫酸盐能与混凝土发生中和作用，生成微溶的钙盐，此钙盐结晶时结合大量的水，使固相体积大大增大，导致混凝土发生结晶性腐蚀。另外，硫酸根离子是否对混凝土中钢筋直接产生破坏存在着不同的见解。Cornet和Schikor以及孙成的实验均表明，由于SO42-的去钝化作用只是混凝土中的钢筋发生强烈腐蚀。而刘晓敏等的实验发现，在Cl-存在时，硫酸根具有缓释作用，提高了钢筋表面钝化膜的抗腐蚀性能。
2.4水和氧气的影响
混凝土孔隙液中水和氧气的存在是钢筋锈蚀的必要条件，即使钝化膜受到破坏，如果氧气没有扩散到钢筋表面也不会发生钢筋锈蚀。
2.5环氧温度的影响
Mamdouh M Nassar的研究认为，随着温度的增加钢筋锈蚀增强。沈德健等的研究认为，在40℃以下时，随着温度增加，钢筋锈蚀率增加，在40℃以上时，钢筋锈蚀反而会延缓。
2.6混凝土裂缝
混凝土裂缝的产生是多种因素综合作用的结果，但主要是由于荷载、温度、干缩、地基变形、钢筋锈蚀、地基冻胀、碱骨料反应、混凝土质量差等原因引起的。构件的裂缝会降低混凝土对钢筋的保护作用，加速钢筋锈蚀。张平生认为，垂直裂缝对钢筋锈蚀的影响小于纵向裂缝、混凝土碱度、碳化等其它因素。蒋德稳研究了钢筋在裂缝状态下的腐蚀机理认为，初期裂缝及其宽度对钢筋腐蚀影响较大，后期影响较小，锈蚀速度主要取决于未开裂处混凝土的质量和渗透性。
经过分析可以知道，不管是氯离子的影响、混凝土碳化还是氧气和水等因素诱发钢筋锈蚀，都可以归结为电化学过程，即在钢筋表面形成腐蚀微电池。在这些微电池中，钢筋表面的阳极区域，铁原子失去电子变成铁离子溶入混凝土的微孔水中；阳极反应生成的电子通过钢筋本身定向移动到钢筋表面上的阳极区域，并与水和氧气发生反应生成OH-。
阳极反应：Fe→Fe2++2e-
阴极反应：H2O+2e-+1/2O2→2OH- 电子在反应中被消耗，从而保持了钢筋的电中性。在阴极区生成的OH-，增加了该区域附近微孔水的局部碱度，强化了该处钢筋表面上的钝化膜。必须注意的是，氢和水在阴极区域的存在是钢筋发生腐蚀的必要条件。阳极的Fe2+进一步反应便产生了铁锈。
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3
2Fe(OH)3→2H2O+Fe2O3·H2O
3.钢筋锈蚀检测与评定
根据钢筋锈蚀的机理主要是电化学腐蚀，所以其锈蚀的检测主要还是通过电化学方法测定。
3.1电位图技术
电位图技术是一种非破坏性检测技术。在混凝土修复过程中和运行阶段都可给出腐蚀区信息，从而在腐蚀前期预测结构状况，评价腐蚀程度，检查维修效果。但是电位图技术有其缺点，即尽管从电位分布图可以评价腐蚀状况，但是不能直接得到腐蚀速率，另外由于极化作用，测出的负电位值并不能直接反映混凝土结构的特征。
3.2电位梯度法
电位梯度法将电位图技术测得的电位分布数据进行理论处理，从而克服了电位图技术不能直接测出腐蚀速率的不足。采用单片机的自动测量系统，则在绘出电位图的同时，即可打印出腐蚀速率。同样电位梯度法也有其温度较低时，在表面测得的电位值偏正，使得钝化区难以确定，影响数据的精确度。
3.3交流阻抗法
交流阻抗法可提供有关钢筋混凝土覆盖层的双电层电容、混凝土电阻、钢筋腐蚀速率及混凝土机理等信息。另外电阻抗谱还可以求出混凝土腐蚀的临界Cl-浓度及其环境条件。为了实施现场测量，必须考虑阻抗的空间分布问题。
3.4恒电流脉冲技术
大范围的钢筋混凝土中用恒电流脉冲技术可获得腐蚀速率，评价腐蚀状况。尤其当混凝土层较厚时，该法是一种较精确的原位快速无损检测方法，它克服了电位图技术当极大化时误差较大及交流阻抗测量时间长等不足的问题。其缺点是，只能用在钢筋与大地不直接有电连接的条件下，即一般适用于跨接桥梁等情况。
3.5极化曲线法
在模拟混凝土孔溶液情况下，它可以通过极化曲线的测量，研究阴、阳极的电化学过程，评定缓释剂的效果。
3.6线性极化法
在腐蚀电位附近(±10mV)进行微极化测量，利用1C=B/RP计算腐蚀速率。
一额头STEM、AFM、XRD和XPS现代表面测试技术，可以观察钢筋表面、腐蚀产物的微观形貌和其化学组成。
3.7钢筋腐蚀的光纤监测技术
(1)安全环。
Kim D Bennett等提出了基于微弯效应的光纤腐蚀传感器，并给出了基本原理图。用钢丝安全环作为钢筋的等效物，钢丝生锈变细而断裂，此时弯曲光纤的曲率变小甚至为零，通过光纤的光能量会迅速增加，故可以依据光能量变化来检测钢筋的腐蚀。实验表明，该传感器能较好的反映出安全环的状态，但在安全环发生腐蚀而未断裂前传感器并无响应，即只能作为某种腐蚀状态(单个阈值)的信息，不能给出多种腐蚀状态(多个阈值)的信息，因此，难以反映腐蚀过程。
(2)光纤镀膜传感器。
黎学明等采用电化学方法在光纤表面沉积碳-钛合金膜，制备了一种用于检测混凝土结构中钢筋腐蚀的光纤传感器。金属膜对纤芯内的光线有较强的散射作用，随着腐蚀的进行，合金膜部分破损，纤芯内传输光受到的散射作用减弱，造成光纤功率的明显变化，根据此变化来监测钢筋锈蚀情况。优点是采用光纤传感技术，镀膜操作简单，但需进一上提高镀层的附着力以增强实用性。
(3)钢筋膨胀测量。
在钢筋腐蚀过程中，由于钢筋表面生成氧化产物，其体积膨胀最大能达到腐蚀前的6～7倍，故通过测量钢筋由于腐蚀而产生原体积变化，可以实时地监测混凝土结构中钢筋的腐蚀状况。严云等采用了光纤布拉格光栅作为监测混凝土结构中钢筋腐蚀的光纤传感器，进行了腐蚀加速试验，证实了此设想的可行性，并解决了光纤光栅的波长受温度影响的问题。
4.钢筋锈蚀的防治与修复
防治钢筋锈蚀的措施如表1所示。
表1防治钢筋锈蚀的措施
5结语
