分析公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法

摘要：在我国公路桥梁工程中，钢筋锈蚀是个较为普遍的问题，桥梁钢筋砼的结构会出现剥落与开裂等现象，不仅影响了公路桥梁的审美外观，还严重影响了公路桥梁的使用寿命。本文对公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法进行了探讨。

关键词：公路桥梁；钢筋锈蚀；原因；防治

中图分类号：TU997文献标识码： A 文章编号：

引言

随着我国高速公路和城市立交桥的大量建设，由于盐害、冻害和碳化等多种因素引起的桥梁钢筋锈蚀问题逐步显露，部分公路桥梁投入运营后，钢筋混凝土结构开始出现开裂、剥落等现象，这也源于国内一直沿用重强度轻耐久的设计概念的影响，而钢筋锈蚀是公路桥梁耐久性失效而老化的最重要的因素和表现形式。

一、我国公路桥梁钢筋锈蚀现状分析

一般来说，公路桥梁的钢筋结构跨径大、承载能力很强，具有着一定的耐久性。但由于其施工工期较短而服役年限相对较长，加之以常年的日晒雨淋，在介质作用下很容易锈蚀，如果没有长治久效的防治锈蚀的方法对钢筋进行防护，会大大降低公路桥梁的工作年限，更有甚者会提前报废。纵观国内外较为著名的公路桥梁，尤其是欧洲及北美等发达国家，多由于20世纪各国防锈蚀技术发展的阻滞，使得钢筋结构得不到长久的保护，使得其投入运营后产生严重的锈蚀现象，以致于消耗大量的人力与物资进行定期维护，有些甚至只能降级使用或报废。在20世纪我国大量建设大跨径公路桥梁，使得钢桥梁建设取得长足进步，但基于经济限制和防锈蚀工作的怠慢，因而接连发生了各式各样的桥梁锈断以及桥面坠落事故，而且这些桥梁的工作年限也很短。由此可见我国公路桥梁的处境不容乐观，在一定程度上主要因为SO2的严重污染以及氯离子的弥漫，所以探求公路桥梁钢筋防锈蚀的方法是目前我国桥梁建设中的一项不可忽视的重任。

二、钢筋锈蚀对公路桥梁结构的影响

1、引起结构体积膨胀出现顺筋开裂

钢筋出现锈蚀后，其体积出现膨胀且可达锈蚀前体积的2～3倍，体积膨胀时产生的压力会导致钢筋混凝土产生拉应力作用，在拉应力作用下钢筋主要出现纵向裂缝。当钢筋和混凝土之间的粘结力降低时，混凝土便出现顺筋开裂或剥离，导致钢筋的抗拉能力、抗剪能力及抗压能力大大降低，混凝土的受力性能被破坏，从而缩短了结构的耐久性能，严重时会导致钢筋混凝土失效，缩短桥梁的使用寿命。

2、钢筋的受力断面被削弱，导致混凝土开裂

钢筋锈蚀直接减少了钢筋截面，大大降低了钢筋的承载力，从而减少了钢筋的极限延伸率。尤其是高强钢丝，当其表面积大但断面较小时，钢筋锈蚀就会危害受力性能。据相关资料表明，钢筋锈蚀会导致混凝土剥落和开裂，钢筋截面减少。

3、钢筋锈蚀导致裂缝增大

钢筋锈蚀会引起混凝土开裂，大大削弱了钢筋的抗拉、抗剪能力以及混凝土的抗压能力。当钢筋锈蚀达到一定程度时，混凝土保护层会出现顺筋开裂，锈蚀越加严重，裂缝的宽度也随之不断增大，此外，裂缝宽度也随着保护层厚度及混凝土强度的减少而增大。

三、公路桥梁钢筋锈蚀的原因

根据钢筋混凝土结构的生成过程，混凝土水化会产生大量OH－，在高强碱介质中钢筋混凝土表面会生成一层钝化膜，从而抑制钢筋锈蚀，当保护层遭到破坏时，容易产生锈蚀现象。公路桥梁钢筋锈蚀的原因主要有以下三种：

1、钢筋保护层碳化锈蚀，一般源于混凝土不够密实或厚度以及抗渗性能不足时，保护层容易受到破坏，表面浸入二氧化碳发生碳化至钢筋表面，降低钢筋表面碱度，从而生成锈蚀物。这里水化的氢氧化钙保证着混凝土的高碱度，另一方面因其在空气中具有不稳定性易与环境中的酸性介质发生中和反应，使混凝土碳化，进而使钢筋锈蚀。

2、氯离子或氯化物锈蚀，多为孔蚀、点蚀等局部锈蚀，会改变钢筋的力学性能以及减小钢筋截面积甚至致使钢筋断裂。在混凝土中钢筋周围的氯离子主要通过两种途径引发锈蚀，一是施工用水含氯盐，在搅拌、浇筑混凝土时渗入混凝土中;其二是施工环境中氯盐经由混凝土缝隙渗入至钢筋表面，破坏混凝土的包钢筋表面的两重屏障，引发锈蚀，导致保护层开裂或脱落。具体地说，氯离子主要通过破坏钝化膜，同时因其在钝化膜的破坏与未破坏区域间存在电位差而形成腐蚀电流，加快腐蚀速度，形成边缘效应;其导电作用容易形成离子通路，加快氯离子的扩散、渗透，使其穿透保护层而锈蚀钢筋;在阳极反应的过程中氯离子具有较好的阳极去极化作用从而加快阳极反应，起到周而复始的破坏作用。一般来说，水泥中的铝酸三钙还易与氯盐反应生成不溶性“复盐”，在碱性环境下可抑制氯离子作用，碱性降低时又会重新释放氯离子。

3、外部的环境将直接影响到钢筋的锈蚀程度，其中影响最大的是湿度。钢筋混凝土在空气中遇到水容易产生锈蚀。一般在混凝土的相对湿度达到100%时，二氧化碳很难进入其中，从而锈蚀也就不会容易滋生了，在这种情况下最好的办法就是把湿度尽量控制在80%左右，让混凝土钢筋尽量得到碳化处理。

四、加强公路桥梁钢筋的防锈蚀措施

1、钢筋砼密实性与抗渗性的加强防治

在公路桥梁工程当中，对桥梁结构产生危害的钢筋锈蚀现象，应先从结构安全与经济方面进行考虑，砼碳化通常是因混凝土的密实性与抗渗性不够引发的，为避免砼碳化，需要将砼的密实性与抗渗性加强，可采取水灰比方法进行控制，让水灰比在规定最大值的规范内，适当添加矿渣粉、粉煤灰等相关细集料，并合理延长搅拌的时间，强化混凝土振捣，尤其是钢筋结构的断面部门与密集位置，对于模板中的空气要尽量排尽，防治内部存在空洞现象。为进一步增强钢筋砼的保护层厚度与密实性，应与设计要求更为相符，避免钢筋内部提前出现锈蚀问题。这种防治方法就是运用第一种措施，运用惰性材料，让钢筋结构表面得到机械隔水处理，提高钢筋保护层的密实度，防止钢筋锈蚀问题出现。

2、实施外涂隔离层方法，降低环境湿度影响

在公路桥梁工程当中，环境湿度会对钢筋结构产生侵蚀作用，为避免环境湿度影响，可采取外涂隔离层法，加强混凝土耐久性与防水，其具体处理措施为：先将受损的钢筋全部暴露在外，使用喷砂枪等方法，对桥梁钢筋实施去锈处理，将混凝土表面泥土与灰尘等进行剔除，再实施钢筋防锈处理，有效清除松动混凝土，将钢筋表面涂上环氧树脂涂液类的粘结剂，桥梁钢筋受到的锈蚀较为严重，公路桥梁结构所处的环境较为恶劣，还可采取除锈剂对钢筋表面进行涂抹，以降低环境湿度所带来的钢筋锈蚀影响，确保公路桥梁结构能够安全牢固。钢筋表面实施油漆涂层时，需要考虑到相关的各类问题，其常用涂层法为下列四种，一是氧化乙炔型的火焰铝丝融化方法，运用高压雾化气体，对钢筋表层实施火焰喷漆处理；二是钢筋表面运用防锈材料；三是镀锌位置的热处理，运用酸性材质去除锈迹；四是运用喷射漆物设备，使电源基本形成正负两极的电荷金属丝，并进一步让金属丝喷枪的交汇位置形成弧熔化，在钢筋表面的油漆涂层中，可选用这些方法进行防治处理。

3、使用特种钢筋以提高其自身的防御能力

在钢筋的防锈蚀工作中，要着重注意对有害离子侵入钢筋进行损坏的防范工作。而其中最为有效的方法就是采用特种钢筋进行公路桥梁工程的建筑施工。特种钢筋能够有效的隔离渗入到混凝土中的氯离子，从而防止了氯化物等其他有害物质对内部钢筋的侵蚀。同时，在施工过程中，还要慎重的向混凝土中添加氯盐类的外加剂，以避免其中的氯化物对钢筋造成侵蚀。在混凝土的配置过程中，一定不能使用海产骨料，其用水也不能直接的使用氯离子含量高的水或者海水，必须对其进行技术处理，以确保其水质达到技术要求的标准。

结束语

在公路桥梁工程当中，钢筋锈蚀现象时常出现，对公路桥梁质量带来严重影响，为确保公路桥梁的应用安全，避免锈蚀现象，应从基础工作开始，加强合适材料选择，尽量选择密实性与抗渗性良好的材料，并提高防锈蚀技术，有效减少钢筋锈蚀问题，保证公路桥梁安全耐用性。

参考文献

［1］朱宏震.钢筋混凝土锈蚀的原因与耐久性措施研究［J］.建设科技，2012.

［2］刘志杰.浅谈混凝土中钢筋的锈蚀问题［J］.内蒙古水利，2011.

［3］刘荣生.混凝土中钢筋锈蚀的原因及危害和预防措施［J］.山西建筑，2010.