一、研究背景与意义

钢筋的锈蚀是钢筋混凝土结构早期劣化的主要原因，由于钢筋锈蚀导致建筑物降低甚至丧失承载能力，将造成灾难性事故。研究表明钢筋锈蚀损失是洪水、火灾、飓风、地震等自然灾害综合损失的6倍。我国海岸线长3.2万公里，随着沿海的港口码头、跨海大桥等钢筋混凝土建筑的增加，更多的建筑面临氯盐腐蚀的严峻挑战。

2001年我国因腐蚀问题损失达4000亿人民币，损失钢材1000多万t。上世纪80、90年代修建的公路、铁路桥梁和隧道工程结构的劣化已经到了相当严重的程度。据调查华南地区使用7～25年的18座海港码头、引桥，其中有腐蚀破坏的占89%。根据美国国家标准局1975 年调查，当时美国国内因腐蚀造成的年经济损失为700亿美元，其中因混凝土结构腐蚀带来的损失就达280亿美元，约占40%。

提高建筑物耐久性的措施可以归纳为两点：一是采取阻止或者减缓氯离子渗透速度；二是提高钢筋基体耐蚀性能。市场上常用的环氧涂层钢筋已被证实15年后老化失效，因此，根据腐蚀环境的严重程度选用不同耐蚀等级的耐腐蚀钢筋，具有全寿命周期的综合优势。

图1 宁波北仑港码头混凝土梁建成后11年钢筋锈蚀胀裂混凝土状况

图2 公路桥梁冬季撒除冰盐导致钢筋锈蚀混凝剥落

二、技术解决思路与方案

    在国家支撑计划项目课题和“863”项目、支撑项目和十三五重点项目等国家科技项目支持下，钢铁研究总院工程用钢研究所杨忠民教授团队联合马钢、永钢、石横特钢、长城特钢、西城钢厂等企业，开发了系列耐腐蚀钢筋品种：低合金耐腐蚀钢筋、高Cr系耐腐蚀钢筋、不锈钢-碳钢（低合金钢）复合钢筋、双相不锈钢钢筋等系列，可以满足不同用户的需求，为建筑耐久性设计提供更精准的解决方案。

图3 低合金耐蚀钢筋;不锈钢复合钢筋;不锈钢钢筋

三、主要创新性成果

1、开发了针对工业大气低成本Cu-P系耐腐蚀钢筋、耐海洋大气腐蚀的微量Cu-Cr-Ni耐腐蚀钢筋，强度级别分别为400MPa、500MPa，耐腐蚀钢筋与普通钢筋相比，相对腐蚀率低于70%；制定了国家/行业标准：GBT 33953-2017 钢筋混凝土用耐蚀钢筋；YB∕T 4367-2014 钢筋在氯离子环境中腐蚀试验方法；YB-T 4368-2014 钢筋工业大气环境中腐蚀试验方法。填补我国该领域空白，可满足钢筋混凝土建筑耐氯离子腐蚀50年设计寿命要求。

2、开发了沿海城市建筑用1Cr、3Cr、5Cr、9Cr系列耐氯离子腐蚀的500MPa级高强钢筋。其耐腐蚀性能超过美标ASTM1035/A1035M低碳铬钢筋。海洋建筑环境下Cu-Ni-Cr-Mo系列500MPa级高强钢筋；填补我国该领域空白，可满足钢筋混凝土建筑耐氯离子腐蚀50-100年设计寿命要求。

3、开发了针对高温高湿热海洋环境的高强双相不锈钢钢筋，PREN耐点蚀指数逐级递增的2205、2506、2507双相不锈钢钢筋强度级别500MPa。新增加双相不锈钢钢筋品种，可完全满足南海全域环境下的不同腐蚀环境的钢筋耐氯离子腐蚀性能百年寿命要求。

4、开发了不锈钢复合钢筋，通过复合组坯、轧制变形实现不锈钢和碳钢（低合金钢）冶金复合，节约2/3不锈钢材料，已完成强度级别400MPa、500MP a钢筋的工业化开发。填补国内空白，可根据不同腐蚀环境开展不同不锈钢和低合金钢的复合设计，以满足生产成本和实际应用的需要。

四、应用情况与效果

图4为低合金耐蚀钢筋在钢筋混凝土中的腐蚀实验检测结果。图5为针对我国南方沿海城市耐蚀钢筋在混凝土建筑中应用的腐蚀寿命评价结果。结果表明，氯离子渗透到钢筋开始生锈一般在3-12年，钢筋(20MnSi)生锈到混凝土构件角部钢筋锈胀开裂一般在3-6年，二者合计普通低合金钢筋混凝土在5-18年左右开始出现混凝土建筑的局部锈涨开裂问题。耐蚀钢筋在近海混凝土建筑中应用，可以保证混凝土设计规范要求的50年设计寿命要求。北方环境下，同样构件可延迟一倍或更久，见图5。

图4  不同钢筋混凝土试块6个月实验氯离子腐蚀失重对比

图5 南方大气环境、海洋环境耐蚀钢筋和普通钢筋混凝土建筑寿命评估

信息来源：钢铁研究总院工程用钢研究所专稿