桥梁工程中钢筋腐蚀的分析与防治

摘要：钢筋砼结构的腐蚀尤其是钢筋的腐蚀严重影响着桥梁的安全和使用寿命。本文从砼和钢筋自身性能的提高，添加保护层、改进施工工艺、提高施工的质量等多个角度提高钢筋抗腐蚀的能力，增强结构耐久性，提高建筑物的使用寿命。

关键词：钢筋 腐蚀 措施

中图分类号：TU392.2 文献标识码：A 文章编号：

1 绪论

桥梁工程中钢筋混凝土结构因具有成本低廉、坚固耐用且材料来源广泛等优点而被普遍采用。钢筋砼既保持了混凝土抗压强度高的特性、又保持了钢筋很好的抗拉的强度。同时钢筋与混凝土之间有着很好的黏结力和相近的热膨胀系数，混凝土又能对钢筋起到很好的保护作用，从而使混凝土结构物更好的工作，提高了钢筋混凝土的耐久性。

1.1 钢筋在结构中的作用提高

目前，高强度建筑钢材的使用已在桥梁建设中成为重点。由此可见，钢材的在桥梁工程中地位显得日益突出，如何使钢材在桥梁工程作用的充分发挥，成为人们日益关注的重点。

1.2 钢筋腐蚀对建筑物的危害

钢筋锈蚀已成为导致钢筋砼建筑物耐久性不足，过早破坏的主要原因。据相关部门统计，我市钢筋腐蚀造成桥梁修复及重建占桥梁建设的42.5％。近年我市查出的危桥，其绝大部分都存在严重的钢筋腐蚀问题，因钢筋腐蚀，致使许多钢筋砼结构在10至15年间就致使构件破坏模式发生改变，极限承载力出现不同程度的降低，钢筋与砼之间的粘结力明显降低等现象。

同时部分地区环境的恶化，例如CO₂浓度提高，酸雨的程度不断加重，范围不断扩大，更是给钢筋混凝土结构的防腐提出了新的挑战。

2 钢筋腐蚀的原因分析

钢筋腐蚀就是钢筋表面或内部晶体结构遭到破坏，不能按照设计要求承受外界荷载，从而影响结构的正常使用功能。

2.1 钢筋腐蚀的原理

目前研究发现，砼中钢筋的腐蚀主要是电化学反应过程。电化学腐蚀的原因是钢筋中的铁原子与碳元素等物质形成原电池。腐蚀过程的全反应是阳极反应和阴极反应的组合，在钢筋表面析出氢氧化亚铁。发生电化学腐蚀的必要条件是:有电解质水溶液和溶解于其中的氧存在;钢筋处于活化状态(即没有发生钝化) 。处于潮湿或腐蚀介质等环境中的混凝土构件很容易形成电化学腐蚀的条件,在钢筋表面发生铁电离的阳极反应和氧还原的阴极反应,析出Fe (OH)₂,该化合物被氧化生成Fe (OH) ₃,进一步可生成Fe₂O₃·mH₂O (红锈) ,体积增大至原来的4 倍；如氧化没有完全,则生成Fe₃O₄,体积增大至原来的2 倍。钢筋产生的铁锈体积膨胀对周围混凝土产生压力,致使砼产生顺筋裂缝,进一步加剧了钢筋的锈蚀。

应该说砼中的钢筋腐蚀是多种因素共同作用的复杂过程，本文仅就本地区常见因素影响情况进行相关分析。

2.2 钢筋在混凝土中的腐蚀

钢筋在砼结构中的影响因素众多，目前仍然有很多因素有待发现。一般情况下由于混凝土空隙中的水分通常以饱和的氢氧化钙的溶液形式存在，其中还含有一些氢氧化钠和氢氧化钙，pH值为12．5。在这样的强碱性的环境中，钢筋表面形成钝化膜，它是厚度为2×10﹣9—6×10﹣9 m的水化氧化物(nFe2O3·mH2O)，阻止钢筋进一步腐蚀。但是当钢筋表面的钝化膜受到破坏，成为活化态时，钢筋就容易腐蚀。导致砼对钢筋保护功能失去的因素有很多，比较常见几种如施工过程的不当，砼的碳化，冻融破坏，氯离子的影响等等，其中以氯离子对桥梁结构产生的破坏最为严重。

钢筋锈蚀导致桥梁结构性能劣化具体表现在三个方面:①钢筋腐蚀后横截面积减小，导致钢筋所能承受的应力减小。②钢筋与砼之间的粘结力减小，导致砼的所承受的应力无法传递给钢筋（主要是拉应力）；③由于钢筋锈蚀后体积膨胀,体积可能变原来的2到4倍，砼开裂甚至剥落，致使桥梁外观损害甚至结构无法使用。

3 防腐的措施

钢筋的防腐技术可以说有多种多样，但归纳起来可分为两大类：①内部措施，主要是提高混凝土及其钢筋自身的防护能力，如采用高性能砼和特种钢筋(如不锈钢钢筋)；②外部措施，主要包括砼外涂层、钢筋涂层、阴极保护及钢筋缓蚀剂。此两大类措施各有特点与利弊，以最经济的方式提高砼自身对钢筋的保护能力，是最根本的防护原则。

3.1材料改进

1、选择合适的材料。对于混凝土自身而言，我们可以通过选用合适的材料如颗粒细、水化热低的水泥并掺用适量优质掺合料等；在满足施工要求保证流动性的同时降低水灰比，增加砼的密实度，提高砼的搞渗性能等；掺用外加剂增加砼的密实度等形式来提高砼的性能。

2、对砼外部进行保护。在砼结构物表面，使用表面涂层防护措施，防止有害介质的渗入，保持砼的碱度及其结构，以达到防止钢筋砼破坏的目的。

3、对钢筋的保护。对钢筋的保护常用的有环氧涂层保护，环氧涂层具有优良的物理机械性能，对金属的附着力强，耐化学性、耐油性、耐碱性都非常好的特点。其他方法还有阴极保护法，添加钢筋缓蚀剂，电化学除氯等等。

3.2 施工过程改进

1、加强养护

如砼早期养护不好，水泥得不到正常水化，会降低砼的密实度，继而影响抗渗性。所以一定要加强砼的早期湿润养护，时间不得少于14d，以保证水泥正常水化，增加密实度，提高抗渗性。对于夏季蒸发大的情况，可以采用稻草或者其他遮阳物覆盖，或者洒水的方式，提高养护砼时候的湿度，防止砼裂缝。

2、适当增加钢筋混凝土保护层

适当增加钢筋砼保护层的厚度，以延缓二氧化碳、氯离子、水分子等到达钢筋表面的时间。同时钢筋必须绑扎到位，在浇筑混凝土柱子的时候为了防止钢筋发生偏移可以给其加装定位箍筋。诸多文献研究表明, 即使最低水灰比、低水胶比、高质量的砼, 暴露于沿海或者其他有氯盐存在的环境中,砼表面12mm深度内的氯离子含量远远高于25到50mm深度范围。

3、 合理安排工期

①合理控制工进度，减少钢筋在空气中的暴露时间，减少钢筋的腐蚀。

②根据天气状况适当调整施工进度，在阴雨天来临之前尽快安排浇筑。尽量避免在寒冷天气施工。在冬季选择气温较高的天气可以减少抗冻剂的使用，从而减少混凝土中的氯离子的含量。同时尽量选择昼夜温差较小的时间段进行浇筑，避免昼夜温差大使混凝土产生缝隙。

4 、加强对施工过程对工人的管理

①尽量将所有工作一次性做好，避免工人返工时反砼垫块踩乱并导致松动。保护层垫块的数量要安放到位，垫块应该尽量采用水泥垫块，不要采用塑料垫块，或者钢制垫块。

②加强振捣，尤其是对柱子和梁这些不易充分振捣部位的振捣。

③加密模板后支撑木条的数量，模板后支撑木条的数量不足，导致柱子和梁出现涨模的现象，所以要加密模板后木条的数量。

5、做好停工期间的防腐工作

我市所处的地区冬季气候相对比较潮湿，所以停工期间钢筋的防腐工作对提高桥梁的寿命尤为重要。停工期间必须根据实际情况选择相应的防腐措施，采用的方法有MCI钢筋阻锈剂，水泥基层涂法，环氧树脂涂层，防锈水，砼包裹法，封存法等，具体有效防护处理应在有效基础上力求简便、经济。

4 结语

钢筋在桥梁中的使用比重逐年的提高、环境的污染尤其是酸雨的的频发和预应力砼大量的使用，都为钢筋腐蚀的防治提出了更高的要求和更大的挑战。而合理的工程设计，规范的施工都是提高钢筋砼结构耐久性的重要措施。随着纳米材料和高分子材料等新材料、新技术的应用及原有相关工艺的成熟，钢筋腐蚀的防治水平会不断得到提高，桥梁等建筑物的使用寿命也会随之提高，其产生的经济效益也将大大提高。

参考文献

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[3]袁迎曙 余索 锈蚀钢筋混凝土的粘结性能退化的试验研究 《工业建筑》 1999 (11)