0 引言

      随着大量桥涵结构进入服役中后期，其耐久性问题渐渐凸显，其中，钢筋锈蚀是导致混凝土开裂、剥落、结构失效的首要病害，严重影响到桥涵长期安全运营。钢筋锈蚀的本质是电化学过程，其发展受混凝土自身密实度和外部侵蚀环境的共同制约。但传统混凝土配合比设计多以强度为单一指标，忽视了耐久性需求，造成结构在盐雾及除冰盐等复杂环境下过早损伤。所以，从源头入手，通过优化配合比构建抑制钢筋锈蚀的“内在屏障”，已成为提高桥涵全生命周期性能的关键。

1 钢筋锈蚀对桥涵混凝土耐久性的影响机理

1.1 氯离子侵蚀引发的电化学腐蚀

      对于盐渍土区域的桥涵和冬季使用除冰盐的桥涵，环境中的氯离子会通过渗透、扩散及毛细吸附等方式侵入混凝土内部。当钢筋表面氯离子浓度达到临界值时，会破坏钢筋在碱性环境中形成的致密钝化膜，使钢筋由钝化状态转为活化状态。在有水与氧气存在的条件下，钢筋表面形成腐蚀微电池，发生电化学反应：阳极区铁失去电子被氧化（Fe→Fe2++2e-），阴极区氧气与水得到电子被还原（O2+2H2O+4e→4OH）。此反应生成的铁锈（氢氧化铁及其氧化物）体积比原始铁膨胀2~6倍，巨大的膨胀应力引发混凝土保护层顺筋开裂、剥落，使腐蚀介质更易接触钢筋，进行恶性循环，最终使结构承载力急剧下降。

1.2 混凝土碳化导致的碱性环境丧失

      混凝土中的氢氧化钙（Ca（OH）2）使其孔隙液呈现高碱性（pH>12.5），其是钢筋钝化膜稳定存在的基础[1]。空气中的二氧化碳（CO2）会和Ca（OH）2）发 生化学反应（Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O），这个过程被称为碳化，碳化会消耗混凝土的碱性物质，明显降低pH值。当碳化前锋抵达钢筋表面时，pH值降至9.5以下，钢筋钝化膜也会因失去碱性保护而破坏，在有水与氧气的条件下发生锈蚀。
      由此可见，控制钢筋锈蚀的关键在于：第一，最大限度地阻止、延缓有害离子侵入混凝土内部；第二，维持混凝土内部的高碱性环境。这两点均和混凝土的密实度、孔隙结构特征息息相关，而配合比设计是决定混凝土微观结构最直接的手段。

2 配合比优化关键因素分析

      混凝土的宏观耐久性，是其微观结构特征的集中体现。针对钢筋锈蚀这一主要病害，配合比优化的本质，即是通过调控各组分间的物理化学作用......

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