许树壮

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司,上海市200092）

0 引言

混凝土中的钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面就会生成一层疏松的锈蚀产物（mFe3O4·nFe2O3·rH2O），同时向周围混凝土孔隙中扩散。锈蚀产物体积要比钢筋被腐蚀掉的体积大得多，其增幅因锈性产物最终形式的不同而异，一般可达钢筋腐蚀量的 2～4 倍[1]。

锈蚀产物的体积膨胀使钢筋外围混凝土产生环向拉应力，当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时，将在钢筋与混凝土界面处出现内部径向裂缝。随着钢筋锈蚀的进一步加剧及钢筋锈蚀量的增加，内部径向裂缝向混凝土表面发展，直到混凝土保护层开裂并产生顺筋方向的锈胀裂缝，甚至使保护层剥落，从而严重影响钢筋混凝土结构的正常使用。

国内外学者对钢筋锈胀力的理论研究主要有：金伟良等[1]应用弹性力学理论，结合己有的研究成果，提出了钢筋均匀锈蚀导致的外围混凝土保护层胀裂时刻和胀裂前钢筋锈胀力的计算公式；Zdenek等[2]对锈蚀产物胀裂保护层的过程进行了弹性分析，提出了3种混凝土保护层的破坏形式；Richard等[3]考虑了锈蚀产物向钢筋周围混凝土孔隙的扩散，对胀裂过程进行了简单的力学分析；Morinaga[4]提出了引起开裂的压力表达式。

本文主要以混凝土箱梁桥底板为研究对象，将钢筋表面锈蚀产物的体积膨胀作用转化为直接作用在钢筋孔洞周围的弹性锈胀力，研究钢筋间距、混凝土保护层厚度对保护层锈胀剥落的影响，以便为桥梁全寿命设计实践提供借鉴。……