鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)中應用最廣泛的材料，然而，隨著結(jié)構(gòu)服役時間的增加，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內(nèi)外眾多研究者所關注的熱點之一。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)工程中所普遍關注的一大災害，對銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的維護加固的需要也日益增加。對于已經(jīng)腐蝕損傷的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的腐蝕方法主要是用細石混凝土或砂漿修補損傷部位，然后在結(jié)構(gòu)表面涂刷一些防腐材料。研究實際工程情況發(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，但長期性能不好,而且傳統(tǒng)的維護加固措施不能恢復結(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕等造成的承載力下降。近年來，纖維復合材料在結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛應用,這種技術(shù)在現(xiàn)役鋼筋混凝土柱和橋墩的修復和加固中有兩個用途：①抗震加固修復；②對那些箍筋甚至縱筋銹蝕損傷構(gòu)件的修復。FRP是一種經(jīng)濟、便利、輕質(zhì)和耐久的防腐保護材料。目前，國外的一些學者對FRP加固柱的耐腐蝕性能進行了試驗研究，如Pantazopoulou[1]、Ahmed S[2]、Neale[3]、Maaddawy[4]、Suh[5]等，而國內(nèi)這方面可參考的文獻甚少。本文將介紹關于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對未損傷結(jié)構(gòu)的防腐保護作用
      工程中有些結(jié)構(gòu)，雖未腐蝕，但由于承載力不足或設計荷載變化，需要用FRP提高其承載力或抗震能力等。用FRP加固完好試件進行抗腐蝕耐久性試驗，從一定程度上能夠反映FRP材料的防腐蝕保護能力。Ahmed S[2]、Maaddawy[4]和Suh[5]都對FRP加固完好試件的耐腐蝕能力進行了研究。Maaddawy[4]從腐蝕電流和鋼筋銹蝕膨脹應變兩個角度考察了CFRP對鋼筋混凝土柱的抗腐蝕保護效用。圖1和圖2分別為Maaddawy中腐蝕電流時程圖和膨脹應變時程圖。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)向拉應力，當拉應力值超過混凝土抗拉強度時，混凝土就會開裂，因此混凝土的環(huán)向應力（應變）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開口的圓環(huán)測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)向膨脹量隨時間變化的時程圖。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：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，僅對中部550mm高度范圍內(nèi)的鋼筋進行腐蝕，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行自然腐蝕，腐蝕時間為1200d。試驗通過半電池電位法測量鋼筋的電位以及通過線性極化電阻法測量鋼筋銹蝕速率來檢測鋼筋的銹蝕情況。試驗結(jié)束時，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。試驗同樣表明，F(xiàn)RP加固試件具有良好的抗腐蝕作用。同時，作者研究了不同F(xiàn)RP種類（CFRP和GFRP）以及不同加固層數(shù)對混凝土耐腐蝕能力的影響，試驗結(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注的問題。Pantazopoulou、Ahmed S和Neale等對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(直徑為3.9mm),間距為50mm,試驗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得了加速自然腐蝕試驗中試件鋼筋的腐蝕電流密度icorr,得到了腐蝕電流密度時程圖icorr-t。圖4為Ahmed S通過加速自然腐蝕所獲得的3個典型試件的時程圖，E代表試件未經(jīng)加固進行加速自然腐蝕。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特性。
               

        
3 FRP與傳統(tǒng)修復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)氧砂漿或細石混凝土修復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)鋼筋的進一步銹蝕，隨時間推移，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研究了不同維護修復方式(GFRP、CFRP、AFRP、液態(tài)硅膠和環(huán)氧砂漿)修復新建結(jié)構(gòu)和腐蝕損傷結(jié)構(gòu)的的耐腐蝕特性,該試驗混凝土圓柱試件直徑為100mm、高為200mm，中心放置φ11鋼筋。試驗研究表明，傳統(tǒng)的修復方式只在短期內(nèi)能夠起到一定的防腐作用，而FRP修復的試件的耐腐蝕性能幾乎不隨時間變化，具有長期的耐腐蝕性能。表1為加速腐蝕結(jié)束時測得的腐蝕電流，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)氧砂漿修復試件的1/6左右；用FRP加固的腐蝕損傷試件再進行加速腐蝕試驗時，其腐蝕電流為其他兩種材料的1/4~1/2。Pantazopoulou也研究了用GFRP修復腐蝕損傷試件的耐腐蝕性能與砂漿修復試件的耐腐蝕性能的區(qū)別。對腐蝕損傷試件進行為期90d的加速腐蝕試驗，用GFRP加固的試件，其實際總腐蝕率（包括修復前的腐蝕）為環(huán)氧砂漿修復試件的1/2左右。FRP材料與傳統(tǒng)的其他修復措施相比較，具有良好的阻止或減緩腐蝕損傷構(gòu)件進一步銹蝕的能力，且其防腐作用隨結(jié)構(gòu)的服役時間的增加不減小[4,5]。
             
      4 結(jié)論
      近年來，許多學者對FRP加固鋼筋混凝土柱的耐腐蝕性能進行了研究，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)理想的修復材料。有學者認為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。總的來說，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，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一步銹蝕；
      (2)與傳統(tǒng)維護加固體系相比較，F(xiàn)RP加固體系表現(xiàn)出良好的防腐作用；傳統(tǒng)維護加固體系只在很短時間內(nèi)起到一定的防腐作用，而FRP加固體系長期性能穩(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散，從而使部分活化的鋼筋發(fā)生很少量的銹蝕。