鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的材料，然而，隨著結(jié)構(gòu)服役時(shí)間的增加，材料不斷老化，結(jié)構(gòu)物性能退化，結(jié)構(gòu)的耐久性問題成為國(guó)內(nèi)外眾多研究者所關(guān)注的熱點(diǎn)之一。大量研究表明，影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多，如鋼筋銹蝕、凍融破壞、堿骨料反應(yīng)等，而鋼筋銹蝕是影響結(jié)構(gòu)耐久性的最主要因素。
      鋼筋銹蝕問題已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)工程中所普遍關(guān)注的一大災(zāi)害，對(duì)銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)加固的需要也日益增加。對(duì)于已經(jīng)腐蝕損傷的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的腐蝕方法主要是用細(xì)石混凝土或砂漿修補(bǔ)損傷部位，然后在結(jié)構(gòu)表面涂刷一些防腐材料。研究實(shí)際工程情況發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的防腐方法，在短期內(nèi)能起到一定的防腐作用，但長(zhǎng)期性能不好,而且傳統(tǒng)的維護(hù)加固措施不能恢復(fù)結(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕等造成的承載力下降。近年來，纖維復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛應(yīng)用,這種技術(shù)在現(xiàn)役鋼筋混凝土柱和橋墩的修復(fù)和加固中有兩個(gè)用途：①抗震加固修復(fù)；②對(duì)那些箍筋甚至縱筋銹蝕損傷構(gòu)件的修復(fù)。FRP是一種經(jīng)濟(jì)、便利、輕質(zhì)和耐久的防腐保護(hù)材料。目前，國(guó)外的一些學(xué)者對(duì)FRP加固柱的耐腐蝕性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，如Pantazopoulou[1]、Ahmed S[2]、Neale[3]、Maaddawy[4]、Suh[5]等，而國(guó)內(nèi)這方面可參考的文獻(xiàn)甚少。本文將介紹關(guān)于FRP加固柱抗腐蝕性能方面的最新研究成果，并就FRP加固柱的耐腐蝕性能研究提出建議。
1 FRP對(duì)未損傷結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)作用
      工程中有些結(jié)構(gòu)，雖未腐蝕，但由于承載力不足或設(shè)計(jì)荷載變化，需要用FRP提高其承載力或抗震能力等。用FRP加固完好試件進(jìn)行抗腐蝕耐久性試驗(yàn)，從一定程度上能夠反映FRP材料的防腐蝕保護(hù)能力。Ahmed S[2]、Maaddawy[4]和Suh[5]都對(duì)FRP加固完好試件的耐腐蝕能力進(jìn)行了研究。Maaddawy[4]從腐蝕電流和鋼筋銹蝕膨脹應(yīng)變兩個(gè)角度考察了CFRP對(duì)鋼筋混凝土柱的抗腐蝕保護(hù)效用。圖1和圖2分別為Maaddawy中腐蝕電流時(shí)程圖和膨脹應(yīng)變時(shí)程圖。按照法拉第定律，腐蝕電流在理論上與腐蝕掉的鋼筋質(zhì)量成正比關(guān)系，因此，腐蝕電流在總體上能反映混凝土中鋼筋的腐蝕程度。圖1表明,用CFRP加固完好試件,可明顯減少試件在腐蝕環(huán)境中的腐蝕電流，加固試件的平均腐蝕電流比未加固試件低約46%，也就是說加固試件的理論腐蝕率只有未加固試件的60%左右。鋼筋銹蝕使混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力值超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)開裂，因此混凝土的環(huán)向應(yīng)力（應(yīng)變）也能客觀反映混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕情況。Maaddawy通過在圓形試件圓周上放置一個(gè)開口的圓環(huán)測(cè)得了鋼筋銹蝕過程中混凝土的膨脹量。圖2為未加固試件和加固試件在腐蝕過程中，混凝土的環(huán)向膨脹量隨時(shí)間變化的時(shí)程圖。圖2表明，CFRP加固后的試件在腐蝕過程中的環(huán)向膨脹變形明顯小于未加固試件，未加固試件的環(huán)向膨脹值約為加固試件的3倍。主要原因有兩個(gè)：①FRP加固試件具有良好的耐腐蝕能力，其中的鋼筋腐蝕程度較?。虎贔RP較高的抗拉強(qiáng)度限制了鋼筋銹蝕產(chǎn)生的膨脹作用。Suh[5]研究用CFRP和GFRP加固鋼筋混凝土方柱的耐腐蝕能力。試件尺寸為150×150×1520mm，僅對(duì)中部550mm高度范圍內(nèi)的鋼筋進(jìn)行腐蝕，該范圍內(nèi)混凝土加入適量的氯離子，所有試件放入氯鹽溶液中進(jìn)行自然腐蝕，腐蝕時(shí)間為1200d。試驗(yàn)通過半電池電位法測(cè)量鋼筋的電位以及通過線性極化電阻法測(cè)量鋼筋銹蝕速率來檢測(cè)鋼筋的銹蝕情況。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，F(xiàn)RP加固試件的電位為-350mV，而未加固試件為-540mV。未加固試件的平均銹蝕速率為0.018mm/n，而加固試件的銹蝕速率不到前者的1/3，僅為0.0055mm/n。試驗(yàn)同樣表明，F(xiàn)RP加固試件具有良好的抗腐蝕作用。同時(shí)，作者研究了不同F(xiàn)RP種類（CFRP和GFRP）以及不同加固層數(shù)對(duì)混凝土耐腐蝕能力的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，CFRP和GFRP都具有同樣的防腐作用，二者的差別不大，縱筋銹蝕率差別僅為0.1%，箍筋銹蝕率不超過1％。FRP加固的層數(shù)對(duì)混凝土柱的耐腐蝕性影響也不大，縱筋差別最多為0.3％，箍筋差別最多為1.4%。 
              
                
2 FRP加固腐蝕損傷結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能
       FRP材料在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中多用于損傷結(jié)構(gòu)的加固，F(xiàn)RP加固腐蝕損傷結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能是工程界非常關(guān)注的問題。Pantazopoulou、Ahmed S和Neale等對(duì)FRP加固腐蝕損傷柱的耐腐蝕性能做了研究。Ahmed S研究了碳纖維布加固圓形柱的耐腐蝕性能，試件直徑為152mm、高為304mm，縱向配有4根M10鋼筋(直徑為11.3mm)，橫向螺旋箍筋為M5級(jí)(直徑為3.9mm),間距為50mm,試驗(yàn)分別通過加速電流腐蝕和加速自然腐蝕使鋼筋銹蝕,根據(jù)直流線性極化電阻法測(cè)得了加速自然腐蝕試驗(yàn)中試件鋼筋的腐蝕電流密度icorr,得到了腐蝕電流密度時(shí)程圖icorr-t。圖4為Ahmed S通過加速自然腐蝕所獲得的3個(gè)典型試件的時(shí)程圖，E代表試件未經(jīng)加固進(jìn)行加速自然腐蝕。E/WlF/100/200為在加速自然腐蝕100d后，用FRP把整個(gè)柱身加固起來，然后繼續(xù)腐蝕到200d;E/WlF/200/300為在加速自然腐蝕200d后，用FRP把整個(gè)柱身加固起來，然后繼續(xù)腐蝕到300d。由圖4可以看出，加固后試件的腐蝕電流密度下降到了原來的1/1000左右，表明FRP加固已腐蝕的試件具有很好的耐腐蝕保護(hù)特性。
               

        
3 FRP與傳統(tǒng)修復(fù)材料的抗腐蝕性能比較 
      傳統(tǒng)的防腐加固體系多為用環(huán)氧砂漿或細(xì)石混凝土修復(fù)腐蝕損傷的混凝土表面，Neale和Pan-tazopoulou研究表明，傳統(tǒng)的防腐體系不能有效阻止混凝土內(nèi)鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，隨時(shí)間推移，其防腐效果與未防腐結(jié)構(gòu)相同。Neale通過通電加速腐蝕試驗(yàn)研究了不同維護(hù)修復(fù)方式(GFRP、CFRP、AFRP、液態(tài)硅膠和環(huán)氧砂漿)修復(fù)新建結(jié)構(gòu)和腐蝕損傷結(jié)構(gòu)的的耐腐蝕特性,該試驗(yàn)混凝土圓柱試件直徑為100mm、高為200mm，中心放置φ11鋼筋。試驗(yàn)研究表明，傳統(tǒng)的修復(fù)方式只在短期內(nèi)能夠起到一定的防腐作用，而FRP修復(fù)的試件的耐腐蝕性能幾乎不隨時(shí)間變化，具有長(zhǎng)期的耐腐蝕性能。表1為加速腐蝕結(jié)束時(shí)測(cè)得的腐蝕電流，F(xiàn)RP加固試件的耐腐蝕性能明顯優(yōu)于其他兩種傳統(tǒng)材料加固試件。對(duì)于用FRP加固新試件，其腐蝕電流為硅膠加固試件的1/7左右，環(huán)氧砂漿修復(fù)試件的1/6左右；用FRP加固的腐蝕損傷試件再進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)時(shí)，其腐蝕電流為其他兩種材料的1/4~1/2。Pantazopoulou也研究了用GFRP修復(fù)腐蝕損傷試件的耐腐蝕性能與砂漿修復(fù)試件的耐腐蝕性能的區(qū)別。對(duì)腐蝕損傷試件進(jìn)行為期90d的加速腐蝕試驗(yàn)，用GFRP加固的試件，其實(shí)際總腐蝕率（包括修復(fù)前的腐蝕）為環(huán)氧砂漿修復(fù)試件的1/2左右。FRP材料與傳統(tǒng)的其他修復(fù)措施相比較，具有良好的阻止或減緩腐蝕損傷構(gòu)件進(jìn)一步銹蝕的能力，且其防腐作用隨結(jié)構(gòu)的服役時(shí)間的增加不減小[4,5]。
             
      4 結(jié)論
      近年來，許多學(xué)者對(duì)FRP加固鋼筋混凝土柱的耐腐蝕性能進(jìn)行了研究，研究表明，F(xiàn)RP材料由于具有良好的不透水、不透氣性，消除了混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕產(chǎn)生的基本條件，是腐蝕損傷結(jié)構(gòu)理想的修復(fù)材料。有學(xué)者認(rèn)為FRP加固腐蝕損傷試件后，起到防腐作用的是粘貼纖維布的樹脂?？偟膩碚f，F(xiàn)RP加固體系是一種有效的防腐系統(tǒng)。綜合已有研究成果，得出以下結(jié)論：
      (1)FRP加固腐蝕損傷柱再受到腐蝕作用時(shí)，F(xiàn)RP加固體系的不透水和不透氣性能夠阻止或減少鋼筋進(jìn)一步銹蝕；
      (2)與傳統(tǒng)維護(hù)加固體系相比較，F(xiàn)RP加固體系表現(xiàn)出良好的防腐作用；傳統(tǒng)維護(hù)加固體系只在很短時(shí)間內(nèi)起到一定的防腐作用，而FRP加固體系長(zhǎng)期性能穩(wěn)定；
      (3)FRP加固腐蝕損傷柱再受到腐蝕作用后，一般FRP加固體系不能完全阻止混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的發(fā)生。原因是在FRP加固前，混凝土內(nèi)存在鋼筋銹蝕所需要的氧氣和水分，F(xiàn)RP加固后，F(xiàn)RP體系阻礙了氧氣和水分的向外擴(kuò)散，從而使部分活化的鋼筋發(fā)生很少量的銹蝕。