２００９预应力上海论坛学术论文集

混凝土构件在裂缝出现后，无论是氯离子侵蚀情况，还是碳化的情况，裂缝处的钢筋都处于活性状态，为阳极；周围大部分钢筋仍处于钝态，为阴极。从构成小范围阳极，大范围阴极组成的活化钝化电池，使得这种局部锈蚀加速发展。

氯离子侵蚀情况下，裂缝处的钢筋的锈蚀存在宏电流和微电流，以宏电流为主。．裂缝周围作为阴极的钢筋面积与其作为阳极的钢筋面积之比，即阴阳面积比有定值。利用此结论可以测定裂缝处的锈蚀电流。混凝土构件刚出现横向裂缝时，裂缝处钢筋锈蚀宏电流密度随着裂缝宽度增加而增加；由于阴极处氧气通过混凝土下钢筋扩散速度的下降，钢筋锈蚀速度有所下降；从理论上讲，经过一段时间后，裂缝宽度对钢筋锈蚀速度影响不大。

３预应力混凝土结构的应力腐蚀断裂

３．１金属应力腐蚀断裂基本概念

应力腐蚀断裂是指金属结构在拉伸应力和腐蚀环境的共同作用下引起的断裂。两者缺一不可，相互促进，但并不是简单加合。应力腐蚀断裂是危害最大的腐蚀形态之一，产生这类腐蚀必须同时具备几个条件：特定环境（包括介质成分，浓度，杂质和温度），足够大的拉伸应力（超过某极限值），特定的合金成分和组织（包括晶粒大小，晶粒取向，形态，相结构；各类缺陷，加工状态等），才能产生应力腐蚀断裂。总之，应力腐蚀是与环境因素，力学因素和冶金因素密切相关。

金属在无裂纹，无缺陷的情况下，应力腐蚀断裂可分为三个阶段。萌生阶段，即由于腐蚀引起的裂纹或蚀坑阶段，也就是导致应力集中的裂纹源的孕育阶段。接着为裂纹发展阶段，即有裂纹源或蚀坑达到极限应力单位面积所能承受的最大荷载为止的这一阶段。最后是失稳断裂阶段。前一阶段受应力影响很小，时间长，约占断裂时间的９０％，后两阶段时间短，为总断裂的１０％。在有裂纹的情况下，应力腐蚀断裂过程只有裂纹扩展阶段和失稳快速断裂两个阶段。

３．２预应力混凝土结构应力腐蚀的条件

（１）足够大的拉应力

根据金属腐蚀学基本原理，金属材料在没有腐蚀的条件下，对于光滑构件，只有当材料拉应力低于抗拉强度时才会发生断裂。但在应力腐蚀条件下，同样材料在拉应力腐蚀条件下，同样在拉应力低于抗拉强度时，就会引起应力腐蚀裂纹的产生和发展。

预应力混凝土结构中拉应力可能是冷加工焊接或机械束缚引起的残余应力，也可能是使用条件下的外加的，引起的应力腐蚀的拉应力值一般低于材料的屈服极限。预应力筋张拉后在自身截面上会建立一定拉应力，该拉应力大于其发生应力腐蚀的门槛应力。

（２）侵蚀性介质的存在

尤其是腐蚀介质，对产生应力腐蚀断裂十分必要，只有在一定合金和一定环境的组合情况下才能发生这类腐蚀断裂。预应力混凝土结构中的高强度钢丝，钢绞线属于低碳钢，其在ＮａＯＨ水溶液，