公路桥梁钢筋锈蚀原因分析及其防治方法探讨

摘要：本文首先介绍了公路桥梁中钢筋锈蚀的主要原因，然后重点探讨了预防和处理的一些主要措施。

关键词：公路桥梁；钢筋锈蚀；原因分析；防治方法

中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：

钢筋严重锈蚀的原因就是雨、雪导致的电化学腐蚀，只要做好防护，使钢筋表面没有了产生电化学腐蚀过程的介质，钢筋不管是否穿过水，均不会产生严重锈蚀，因此钢筋在储存和运输过程中做好防护是至关重要的.

1公路桥梁钢筋锈蚀的原因分析

混凝土碳化引起钢筋腐蚀的实质是混凝土的中性化,导致混凝土的ph值降低,造成全部或部分钢筋表面钝化膜的破坏。由于钢材材质和表面的非均质性,在钢筋表面的不同部位就会出现较大的电位差,形成阳极和阴极。因此,在潮湿环境下,由于氧气和水的参与,钢筋就可以发生电化学反应。在氧气和水的共同作用下,发生电化学反应,使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,钢筋逐渐被腐蚀,反应生成的氢氧化二铁进一步氧化形成铁锈,铁锈体积膨胀,将引起混凝土开裂.

氯离子侵入引起的钢筋腐蚀(1)局部酸化作用。(C1-)与阴离子(OH-等)共存、并竞相被吸附时,Cl-具有优先被吸附的趋势。钢筋钝化层表面的Cl-浓度远高于微孔水中Cl-的平均浓度。资料表明:Cl-的局部酸化作用,钢筋表面阳极电解液的pH值被局部降低到3.5左右。(2)形成“活化-钝化”锈蚀原电池。(C1-)半径小、活性大,常从膜结构的缺陷处渗进去将钝化膜击穿,直接与金属原子发生反应。露出的金属便成了“活化-钝化”锈蚀电池的阳极。这种小阳极、大阴极的锈蚀电池促成了所谓的小孔锈蚀,即坑蚀现象。(3)催化剂作用。氯离子在钢筋锈蚀过程中起到加速锈蚀进程的催化剂作用。在氯离子的催化作用下,钢筋表面锈蚀微电池的阳极反应产物Fe2+被及时地“搬运”出去,不堆积在阳极区域堆。加速了钢筋的锈蚀。

在燃烧石化燃料时释放出的二氧化硫和氮的氧化物等污染气体。当这些气体与空气中的水分结合，就形成酸，这种酸具有更强的腐蚀性，对水泥的酸化作用要严重得多。调查数据显示，混凝土桥梁在腐蚀严重的地区，也就是沿海地区或者使用除冰剂的地区，而腐蚀最严重的地区是有盐同时又有酸雨、酸雪的地区。实验资料表明，除冰剂和酸沉积对金属的联合腐蚀作用，应归咎与酸为腐蚀反应提供了可以被还原的氢离子。可以想象，这种由酸性气体引起的酸沉积，最终会对混凝土产生不良的影响。

钢筋锈蚀严重的原因之一是穿水。由于穿水钢筋由终轧机出口经过穿水后，温度由1200℃以上急剧降至600℃以下，甚至更低，使其生成的氧化膜比不穿水钢筋薄了许多，而较薄的氧化膜缩短了铁离子扩散到氧化膜表面的时间，加速了钢筋表面锈蚀的过程。

2钢筋腐蚀的危害

钢筋腐蚀一旦发生，钢筋的横截面积就会减少，这就导致混凝土和钢筋之间的黏结力丧失。在预应力混凝土中，钢绞线、高强钢丝和混凝土之间的黏结力处于临界状态，这种黏结力的丧失对预应力混凝土来说是非常严重的。预应力混凝土依赖钢绞线的拉力来抵抗荷载作用，一个构件中哪怕只有少数几根钢绞线断裂，都可能造成灾难性后果。

另外，由于钢绞线在构件中处于高应力状态，且由于应力集中效应，一个小的腐蚀凹坑都足以导致钢绞线的突然断裂，且高应力状态下钢筋腐蚀的速度也更快些。而普通钢筋则是逐步腐蚀直至断开。因此预应力混凝土中钢筋的腐蚀断裂具有突发性和不可预见性，预应力混凝土桥梁的桥面防水、钢筋防腐问题也显得尤其重要。

3对腐蚀的表面处理方法

的钢筋表面处理的主要内容包括除锈和控制钢材表面粗糙度，常用的除锈做法是采用手工工具、喷砂处理、化学剂处理等。根据本桥梁工程的特点，对于台盖梁和墩柱顶外露钢筋采用手工除锈，质量就能够满足要求；对场外篷布覆盖堆放的钢材，由于本身表面锈蚀程度较轻，且分层次、分品种叠放，数量较大，若马上进行表面处理，不仅需动用吊车等机械，而且场地有限，工作量也相当大，势必得不偿失，故暂不给予除锈处理，待日后安装时再行专门的除锈处理。

4钢筋锈蚀的预防

预防锈蚀最简单的办法是不让生产钢筋穿水，但会使成本大幅度上升，既要生产英标穿水钢筋，又要防止锈蚀才是追求的目标。(1)要防止钢筋锈蚀最好的办法就是防水。由于承钢穿水钢筋主要是按英标生产的出口钢筋，大部分是在干燥的冬季生产，以减少严重腐蚀。(2)借鉴涟钢、济钢在棒材生产中使用防锈剂的方法，立项研究两季使用防腐剂的措施。

3.1保证混凝土有足够的保护层厚度

混凝土的保护层阻止外界腐蚀介质的渗入,保护效果与保护层厚度有密切关系。适当加大保护层厚度是提高结构耐久性、延长结构寿命的重要措施。我国最新制定的GBJ50010—2002《混凝土结构设计规范》对混凝土最小保护层厚度的要求有很多改进,扩展了对不同使用环境的要求。

3.2提高混凝土的密实度和抗渗性

混凝土致密性越高，允许水分和盐份的渗入量就越小，冻害和结晶等危害就较低，光滑的表面也非常有助于防止冻融、结晶等物理损害。提高混凝土致密性的首要方法是严格控制水灰比，加入适量减水剂可以在不降低和易性的基础上减少用水量，降低孔隙率，从而提高致密性。添加适量膨胀剂可以防止水泥水化过程中收缩形成裂纹，提高混凝土抗渗性

3.3涂料防腐

（1）双组份环氧涂料环氧涂料对混凝土底材渗透性好、附着力强、耐水耐碱性能好。常用做混凝土桥梁的防腐底漆。传统的环氧涂料为溶剂型或无溶剂型环氧涂料。根据施工环境的不同，可以选用普通环氧涂料、湿面施工涂料和水下施工涂料。近年来国内外开始推广使用水性双组份环氧涂料，它具有VOC含量低、气味和毒性小、不燃不爆、施工工艺简单、使用安全方便的特点，漆膜对混凝土附着力较溶剂型环氧涂料更强，防腐性能与传统溶剂型涂料相当，在国内外桥梁、隧道、地铁、防空等工程中用量逐年增加。

（2）乙烯类涂料高氯化聚乙烯涂料、氯磺化聚乙烯涂料由于具有优异的防水防渗透性、耐酸碱性能和优良的耐候性，经常用做桥梁面漆。

（3）丙烯酸涂料丙烯酸类涂料耐候性优异、耐碱性良好，也常用于桥梁面漆。丙烯酸乳胶漆具有无毒无味、无燃爆危险、施工安全方便，干燥快、施工效率高，漆膜耐候性优异的优点，近年来在新建混凝土桥梁的防护和装饰涂装、旧桥梁维修中广泛采用。

（4）聚氨酯涂料双组份丙烯酸聚氨酯涂料是长效桥梁面漆的常用选择，凭借其优良的机械强度、抗渗透、防腐蚀性能，优异的耐候性，用于混凝土桥梁，可以达到15年以上的防护期效。

（5）氟碳漆由于氟碳树脂极强的物理化学稳定性，氟碳漆具有优异的耐酸碱和耐候性，可以安全使用20年以上，是近年来高性能桥梁涂料的发展方向。较高的成本限制了其推广，但由于它可以成倍地延长涂层使用寿命，从性能价格比考虑，氟碳漆仍具有优势。

（6）喷涂聚脲弹性体（SPUA）SPUA是近年来刚兴起的新型环保型涂料和涂装技术。它可以快速喷涂，涂层在几秒到几分钟内固化，对环境温度和湿度要求不高，漆膜具有优异的力学性能，弹性好、机械强度高，可以耐冷热交替、化学腐蚀，耐候性好。虽然价格较一般涂料高，但从施工效率和长期防护性能考虑，仍具有较强的竞争力。

结语

针对新建钢筋混凝土桥梁，钢筋锈蚀的防护应建立在“预防性防护”的基础上。采用的措施以预防为主，所采用的措施在设计年限内能够有效防护。既有钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀防治，多集中在钢筋锈蚀恢复性措施上，但更主要的是防止桥梁在以后的运营中继续发生钢筋锈蚀。

参考文献

[1]高等钢筋混凝土结构学[M].赵国藩.北京：中国电力出版社，1999.

[2]惠云玲，李荣.混凝土基本构件钢筋锈蚀前后性能试验研究[J].工业建筑，1997，(6)：14-18.

[3]洪乃丰,“中国第八届表面保护技术暨第二次三峡工程防腐技术交流会”论文集,p15-20.