在過(guò)去30年中，由于內(nèi)嵌鋼筋的腐蝕而導(dǎo)致整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的過(guò)早劣化失效已經(jīng)成為世界范圍的嚴(yán)重問(wèn)題，修理費(fèi)用估計(jì)超過(guò)5500億美元。在美國(guó)，每年僅橋梁腐蝕造成的損失預(yù)計(jì)超過(guò)80億美元。發(fā)生腐蝕的主要是地處惡劣環(huán)境的橋梁如海水中的橋、冬季施放除冰鹽的橋。

為什么普通鋼筋會(huì)發(fā)生腐蝕？

鋼筋失效的幾個(gè)階段：

混凝土上出現(xiàn)銹跡 混凝土剝落，鋼筋外露 發(fā)生結(jié)構(gòu)失效

鋼筋銹蝕劣化有2個(gè)主要機(jī)理：

二氧化碳擴(kuò)散（碳酸）進(jìn)入混凝土

二氧化碳可通過(guò)混凝土的毛細(xì)孔，擴(kuò)散進(jìn)入混凝土。這取決于混凝土孔隙度、環(huán)境的相對(duì)濕度和溫度。有水存在時(shí)，空氣中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣反應(yīng)形成碳酸鈣，降低了混凝土的pH值，當(dāng)pH達(dá)到9時(shí)，碳鋼鋼筋不再處于鈍化狀態(tài)，便會(huì)發(fā)生腐蝕。

對(duì)于預(yù)期壽命在50年以下的橋梁，如果混凝土質(zhì)量和工藝合格，不用太擔(dān)心碳酸化的問(wèn)題。而對(duì)于預(yù)期壽命較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，必須考慮碳酸化的問(wèn)題。

氯離子進(jìn)入混凝土

這是混凝土劣化的主要原因。當(dāng)氯離子進(jìn)入混凝土，一部分氯離子因被“捕獲”而被“束縛”，其余自由態(tài)的氯離子會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散到碳鋼鋼筋，一旦接觸到碳鋼鋼筋，腐蝕就會(huì)開(kāi)始。體積比鋼還大的腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生了由內(nèi)向外的壓力，造成混凝土發(fā)生開(kāi)裂，這樣氯離子就更容易進(jìn)入混凝土，然后混凝土層裂開(kāi)或剝落，里面的鋼筋就會(huì)暴露在外，發(fā)生腐蝕，如果聽(tīng)任腐蝕繼續(xù)，則鋼筋漸漸無(wú)法承受外加的拉伸應(yīng)力，最終結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生坍塌。

碳鋼鋼筋發(fā)生銹蝕的臨界氯離子濃度：每公斤混凝土0.4%，當(dāng)不合并碳酸化作用時(shí)，氯離子濃度高于此值，則碳鋼鋼筋開(kāi)始發(fā)生腐蝕。

碳酸化和氯離子的相互作用

碳酸化會(huì)釋放某些被“束縛”的氯離子，由此會(huì)加重氯離子對(duì)碳鋼的腐蝕。而且碳酸化會(huì)降低環(huán)境pH值，降低臨界氯離子濃度。

混凝土的裂縫會(huì)促進(jìn)腐蝕的發(fā)生

混凝土上細(xì)如發(fā)絲的裂紋無(wú)法避免且不會(huì)降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，因此是可以接受的。較大的裂縫為腐蝕性離子的進(jìn)入敞開(kāi)了大門(mén)，促使腐蝕很快發(fā)生。

裂縫的形成有諸多原因，如混凝土的塑性沉降和塑性收縮、熱脹冷縮、干縮、凍融、堿集料反應(yīng)、硫酸鹽腐蝕和鋼筋腐蝕均會(huì)導(dǎo)致混凝土裂紋的形成。

雖然裂紋可被密封起來(lái)，但在凹陷處或隱蔽處不太好處理，況且裂紋往往在若干年后出現(xiàn)，這已經(jīng)不是預(yù)防而是修復(fù)性措施了。密封只是使腐蝕的發(fā)生晚一些，并非一勞永逸。

為什么使用不銹鋼鋼筋？

當(dāng)氯離子滲透進(jìn)碳鋼鋼筋混凝土并與碳鋼接觸，碳鋼鋼筋就會(huì)發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物會(huì)膨脹擴(kuò)展，造成混凝土開(kāi)裂和剝落，此時(shí)必須進(jìn)行維修。

碳鋼鋼筋僅能承受最高0.4%的氯離子含量，而不銹鋼可承受高達(dá)7%的氯離子含量。不銹鋼提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低了維護(hù)成本和修理費(fèi)用

不銹鋼鋼筋有哪些好處？

1. 具有高的抗氯離子腐蝕的能力

2. 不依賴于混凝土的高堿度來(lái)保護(hù)鋼筋

3. 可以減薄混凝土保護(hù)層的厚度

4. 無(wú)需使用混凝土密封劑如硅烷

5. 混凝土的調(diào)配可被簡(jiǎn)化以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，而無(wú)需考慮鋼筋的保護(hù)。

6. 顯著提高結(jié)構(gòu)的耐久性

7. 大大降低維護(hù)和維修成本

8. 減少停運(yùn)時(shí)間和日常維護(hù)費(fèi)用

9. 可選擇性地用于高風(fēng)險(xiǎn)的部位

10. 最終可被回收再生

何時(shí)需采用不銹鋼鋼筋？

當(dāng)結(jié)構(gòu)暴露于高氯離子和/或腐蝕性工業(yè)環(huán)境下

使用除冰鹽的道路和橋梁

當(dāng)要求（或希望）鋼筋無(wú)磁性時(shí)

何處應(yīng)使用不銹鋼鋼筋？

在下列情況下應(yīng)當(dāng)考慮使用不銹鋼鋼筋

腐蝕性環(huán)境

海水尤其是炎熱氣候下海水中的橋梁、碼頭、棧橋、防波堤、海堤、燈柱或欄桿的錨固件、接觸除冰鹽的高速公路橋梁、道路、天橋、立交橋、停車(chē)場(chǎng)等

腐蝕性最強(qiáng)的是海水飛濺區(qū)以及直接暴露于除冰鹽的橋面和護(hù)墻；

海水淡化廠

污水處理設(shè)施

要求長(zhǎng)壽命的建筑結(jié)構(gòu)如歷史建筑的修復(fù)、核廢料的儲(chǔ)存設(shè)施

地震多發(fā)地區(qū)，因?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)可能由于腐蝕而在發(fā)生地震時(shí)倒塌

地下通道和隧道

無(wú)法檢查或維護(hù)修理的區(qū)域

如何使用不銹鋼鋼筋？

在國(guó)外，不銹鋼鋼筋主要是依據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS6744-2001和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A 955/A955M-03b制造的。法國(guó)、意大利、德國(guó)、丹麥和芬蘭也有自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

在中國(guó)，不銹鋼鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)是YB/T 4362-2014 “鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋” 。

不銹鋼鋼筋直徑為3-50毫米。

可采用的牌號(hào)包括雙相不銹鋼2101, 2304，2205，2507，奧氏體不銹鋼 304, 316, 316LN, 25-6Mo等

采用了不銹鋼鋼筋后，無(wú)需使用混凝土密封劑如硅烷；允許裂紋寬度增至0.3毫米；混凝土保護(hù)層的厚度可減至3厘米。

為了更經(jīng)濟(jì)地使用不銹鋼鋼筋，可在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較高或難以維護(hù)修理的地方采用不銹鋼鋼筋，沒(méi)有腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的部位采用碳鋼鋼筋；在混凝土中，不必要為了防止電偶腐蝕而將不銹鋼與碳鋼鋼筋隔開(kāi)。