钢筋混凝土结构是现代土木工程结构中应用最广泛的材料，然而，随着结构服役时间的增加，材料不断老化，结构物性能退化，结构的耐久性问题成为国内外众多研究者所关注的热点之一。大量研究表明，影响结构耐久性的因素很多，如钢筋锈蚀、冻融破坏、碱骨料反应等，而钢筋锈蚀是影响结构耐久性的最主要因素。
钢筋锈蚀问题已经成为结构工程中所普遍关注的一大灾害，对锈蚀钢筋混凝土结构的维护加固的需要也日益增加。对于已经腐蚀损伤的结构，传统的腐蚀方法主要是用细石混凝土或砂浆修补损伤部位，然后在结构表面涂刷一些防腐材料。研究实际工程情况发现，传统的防腐方法，在短期内能起到一定的防腐作用，但长期性能不好,而且传统的维护加固措施不能恢复结构因钢筋锈蚀等造成的承载力下降。近年来，纤维复合材料在结构工程中得到了广泛应用,这种技术在现役钢筋混凝土柱和桥墩的修复和加固中有两个用途：①抗震加固修复；②对那些箍筋甚至纵筋锈蚀损伤构件的修复。FRP是一种经济、便利、轻质和耐久的防腐保护材料。目前，国外的一些学者对FRP加固柱的耐腐蚀性能进行了试验研究，如Pantazopoulou[1]、Ahmed S[2]、Neale[3]、Maaddawy[4]、Suh[5]等，而国内这方面可参考的文献甚少。本文将介绍关于FRP加固柱抗腐蚀性能方面的最新研究成果，并就FRP加固柱的耐腐蚀性能研究提出建议。
1 FRP对未损伤结构的防腐保护作用
工程中有些结构，虽未腐蚀，但由于承载力不足或设计荷载变化，需要用FRP提高其承载力或抗震能力等。用FRP加固完好试件进行抗腐蚀耐久性试验，从一定程度上能够反映FRP材料的防腐蚀保护能力。Ahmed S[2]、Maaddawy[4]和Suh[5]都对FRP加固完好试件的耐腐蚀能力进行了研究。Maaddawy[4]从腐蚀电流和钢筋锈蚀膨胀应变两个角度考察了CFRP对钢筋混凝土柱的抗腐蚀保护效用。图1和图2分别为Maaddawy中腐蚀电流时程图和膨胀应变时程图。按照法拉第定律，腐蚀电流在理论上与腐蚀掉的钢筋质量成正比关系，因此，腐蚀电流在总体上能反映混凝土中钢筋的腐蚀程度。图1表明,用CFRP加固完好试件,可明显减少试件在腐蚀环境中的腐蚀电流，加固试件的平均腐蚀电流比未加固试件低约46%，也就是说加固试件的理论腐蚀率只有未加固试件的60%左右。钢筋锈蚀使混凝土产生环向拉应力，当拉应力值超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会开裂，因此混凝土的环向应力（应变）也能客观反映混凝土内钢筋的锈蚀情况。Maaddawy通过在圆形试件圆周上放置一个开口的圆环测得了钢筋锈蚀过程中混凝土的膨胀量。图2为未加固试件和加固试件在腐蚀过程中，混凝土的环向膨胀量随时间变化的时程图。图2表明，CFRP加固后的试件在腐蚀过程中的环向膨胀变形明显小于未加固试件，未加固试件的环向膨胀值约为加固试件的3倍。主要原因有两个：①FRP加固试件具有良好的耐腐蚀能力，其中的钢筋腐蚀程度较小；②FRP较高的抗拉强度限制了钢筋锈蚀产生的膨胀作用。Suh[5]研究用CFRP和GFRP加固钢筋混凝土方柱的耐腐蚀能力。试件尺寸为150×150×1520mm，仅对中部550mm高度范围内的钢筋进行腐蚀，该范围内混凝土加入适量的氯离子，所有试件放入氯盐溶液中进行自然腐蚀，腐蚀时间为1200d。试验通过半电池电位法测量钢筋的电位以及通过线性极化电阻法测量钢筋锈蚀速率来检测钢筋的锈蚀情况。试验结束时，FRP加固试件的电位为-350mV，而未加固试件为-540mV。未加固试件的平均锈蚀速率为0.018mm/n，而加固试件的锈蚀速率不到前者的1/3，仅为0.0055mm/n。试验同样表明，FRP加固试件具有良好的抗腐蚀作用。同时，作者研究了不同FRP种类（CFRP和GFRP）以及不同加固层数对混凝土耐腐蚀能力的影响，试验结果如图3所示。由图3可知，CFRP和GFRP都具有同样的防腐作用，二者的差别不大，纵筋锈蚀率差别仅为0.1%，箍筋锈蚀率不超过1％。FRP加固的层数对混凝土柱的耐腐蚀性影响也不大，纵筋差别最多为0.3％，箍筋差别最多为1.4%。
2 FRP加固腐蚀损伤结构的抗腐蚀性能
FRP材料在结构加固领域中多用于损伤结构的加固，FRP加固腐蚀损伤结构的抗腐蚀性能是工程界非常关注的问题。Pantazopoulou、Ahmed S和Neale等对FRP加固腐蚀损伤柱的耐腐蚀性能做了研究。Ahmed S研究了碳纤维布加固圆形柱的耐腐蚀性能，试件直径为152mm、高为304mm，纵向配有4根M10钢筋(直径为11.3mm)，横向螺旋箍筋为M5级(直径为3.9mm),间距为50mm,试验分别通过加速电流腐蚀和加速自然腐蚀使钢筋锈蚀,根据直流线性极化电阻法测得了加速自然腐蚀试验中试件钢筋的腐蚀电流密度icorr,得到了腐蚀电流密度时程图icorr-t。图4为Ahmed S通过加速自然腐蚀所获得的3个典型试件的时程图，E代表试件未经加固进行加速自然腐蚀。E/WlF/100/200为在加速自然腐蚀100d后，用FRP把整个柱身加固起来，然后继续腐蚀到200d;E/WlF/200/300为在加速自然腐蚀200d后，用FRP把整个柱身加固起来，然后继续腐蚀到300d。由图4可以看出，加固后试件的腐蚀电流密度下降到了原来的1/1000左右，表明FRP加固已腐蚀的试件具有很好的耐腐蚀保护特性。
3 FRP与传统修复材料的抗腐蚀性能比较
传统的防腐加固体系多为用环氧砂浆或细石混凝土修复腐蚀损伤的混凝土表面，Neale和Pan-tazopoulou研究表明，传统的防腐体系不能有效阻止混凝土内钢筋的进一步锈蚀，随时间推移，其防腐效果与未防腐结构相同。Neale通过通电加速腐蚀试验研究了不同维护修复方式(GFRP、CFRP、AFRP、液态硅胶和环氧砂浆)修复新建结构和腐蚀损伤结构的的耐腐蚀特性,该试验混凝土圆柱试件直径为100mm、高为200mm，中心放置φ11钢筋。试验研究表明，传统的修复方式只在短期内能够起到一定的防腐作用，而FRP修复的试件的耐腐蚀性能几乎不随时间变化，具有长期的耐腐蚀性能。表1为加速腐蚀结束时测得的腐蚀电流，FRP加固试件的耐腐蚀性能明显优于其他两种传统材料加固试件。对于用FRP加固新试件，其腐蚀电流为硅胶加固试件的1/7左右，环氧砂浆修复试件的1/6左右；用FRP加固的腐蚀损伤试件再进行加速腐蚀试验时，其腐蚀电流为其他两种材料的1/4~1/2。Pantazopoulou也研究了用GFRP修复腐蚀损伤试件的耐腐蚀性能与砂浆修复试件的耐腐蚀性能的区别。对腐蚀损伤试件进行为期90d的加速腐蚀试验，用GFRP加固的试件，其实际总腐蚀率（包括修复前的腐蚀）为环氧砂浆修复试件的1/2左右。FRP材料与传统的其他修复措施相比较，具有良好的阻止或减缓腐蚀损伤构件进一步锈蚀的能力，且其防腐作用随结构的服役时间的增加不减小[4,5]。
4 结论
近年来，许多学者对FRP加固钢筋混凝土柱的耐腐蚀性能进行了研究，研究表明，FRP材料由于具有良好的不透水、不透气性，消除了混凝土内钢筋锈蚀产生的基本条件，是腐蚀损伤结构理想的修复材料。有学者认为FRP加固腐蚀损伤试件后，起到防腐作用的是粘贴纤维布的树脂。总的来说，FRP加固体系是一种有效的防腐系统。综合已有研究成果，得出以下结论：
(1)FRP加固腐蚀损伤柱再受到腐蚀作用时，FRP加固体系的不透水和不透气性能够阻止或减少钢筋进一步锈蚀；
(2)与传统维护加固体系相比较，FRP加固体系表现出良好的防腐作用；传统维护加固体系只在很短时间内起到一定的防腐作用，而FRP加固体系长期性能稳定；
(3)FRP加固腐蚀损伤柱再受到腐蚀作用后，一般FRP加固体系不能完全阻止混凝土内钢筋锈蚀的发生。原因是在FRP加固前，混凝土内存在钢筋锈蚀所需要的氧气和水分，FRP加固后，FRP体系阻碍了氧气和水分的向外扩散，从而使部分活化的钢筋发生很少量的锈蚀。
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