公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法

呂 建 峰

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006)

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公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法

呂 建 峰

(山西路橋集團(tuán)國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006)

闡述了公路橋梁鋼筋銹蝕防治的必要性，分析了公路橋梁鋼筋銹蝕的原因，并從鋼筋選材、施工控制、外部防護(hù)隔離三方面，提出了關(guān)于公路橋梁鋼筋銹蝕的防治方法，旨在提升公路橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，保證公路橋梁的質(zhì)量。

公路，橋梁，鋼筋銹蝕，耐久性

公路橋梁是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中非常重要的一個(gè)部分，它為人們生活提供了便利的條件。因此，對(duì)于公路橋梁的質(zhì)量以及使用性能，大家都非常關(guān)注。整個(gè)城市建設(shè)的穩(wěn)定、快速發(fā)展都依賴于它，加強(qiáng)公路橋梁的安全性極為重要。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是公路橋梁的主體，因而是影響公路橋梁的安全使用的重要因素，但是一旦鋼筋結(jié)構(gòu)受到銹蝕等侵害，就會(huì)對(duì)橋梁的正常安全使用產(chǎn)生影響。從實(shí)際工程項(xiàng)目來看，鋼筋表面病害是導(dǎo)致公路橋梁斷板、坍塌的一個(gè)重要指標(biāo)。在表面病害中，鋼筋銹蝕是不可被忽略的一個(gè)問題，它是影響公路橋梁的使用壽命的根本所在，因此，公路橋梁相關(guān)單位針對(duì)此方面的問題應(yīng)該制定有針對(duì)性的預(yù)防措施。

1 公路橋梁鋼筋銹蝕帶來的危害

在公路橋梁工程項(xiàng)目中，混凝土表面沿受力鋼筋方向出現(xiàn)裂縫且?guī)в袖P斑,使得混凝土開裂、膨脹，這是鋼筋銹蝕所造成的。由于鋼筋銹蝕對(duì)于削弱其截面面積和降低構(gòu)件承載能力都有不同程度的影響，因此，鋼筋銹蝕屬于公路橋梁的嚴(yán)重性問題[1]。鋼筋銹蝕能降低鋼筋與混凝土的握裹力，使結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性能減弱，所以，施工單位在施工過程中應(yīng)盡量規(guī)避這類問題。為此，有必要探究鋼筋銹蝕的根本原因，在工程項(xiàng)目中，出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象并不罕見，鹽害、凍害和碳化等都是造成鋼筋銹蝕的影響因素。

對(duì)于公路橋梁項(xiàng)目而言，鋼筋銹蝕防治非常有必要。這不僅是挽救公路橋梁耐久性的有效方式，也是保證人民財(cái)產(chǎn)安全的必然要求。由于公路橋梁一直沿用重強(qiáng)度輕耐久的設(shè)計(jì)概念，因此不符合公路橋梁安全性的要求[2]。為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在其真正受力之處出現(xiàn)裂縫，挽救橋梁破壞和經(jīng)濟(jì)損失，防治公路橋梁鋼筋銹蝕是唯一的方案。油漆防銹維護(hù)是防治公路橋梁鋼筋銹蝕的一種有效方式。但是油漆防銹維護(hù)存在兩方面的致命問題，其一是常年應(yīng)用油漆維護(hù)，耗資巨大；其二是油漆維護(hù)的效果并不理想。為了尋求一種方式實(shí)現(xiàn)一次性耐久防銹蝕的目的，還需要進(jìn)一步的努力和探索。

2 公路橋梁發(fā)生鋼筋銹蝕的根本原因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在水泥水化情況下，pH值在12～14之間，因此，可表明其生成在強(qiáng)堿介質(zhì)里。在此情形下，其表面形成鈍化膜，其是一層保護(hù)膜，對(duì)于抑制鋼筋的腐蝕有積極作用。但是，因受到混凝土密實(shí)性不足或保護(hù)層過于單薄、施工時(shí)摻入食鹽氯化鈣等外在因素的影響，最終減弱了介質(zhì)的強(qiáng)堿性，這層抑制鋼筋腐蝕作用的保護(hù)膜就會(huì)失去原先的作用[3]。這種情況一旦發(fā)生，就會(huì)最終造成鋼筋鈍化。在鋼筋鈍化后，受到水、氧作用的干擾，鋼筋表面生成的物質(zhì)進(jìn)一步與水、氧結(jié)合，就會(huì)出現(xiàn)鐵銹。造成鋼筋混凝土橋梁耐久性損傷，出現(xiàn)鋼筋銹蝕最基本的原理正是如此。

2.1 碳化和有害氣體介入

鋼筋保護(hù)層是防止公路橋梁主體結(jié)構(gòu)重要構(gòu)成物鋼筋出現(xiàn)銹蝕的重要介質(zhì)，一旦保護(hù)層出現(xiàn)問題，必然會(huì)出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象。碳化是鋼筋保護(hù)層受到破壞的一種根本原因之一，究其根本，混凝土不密實(shí)和抗?jié)B性能不足是造成鋼筋保護(hù)膜碳化的主要因素[4]。而混凝土不密實(shí)，一方面是鋼筋混凝土質(zhì)量較差造成的，另一方面是混凝土保護(hù)層厚度不夠造成的。但是，不論是哪一種原因，都會(huì)產(chǎn)生銹蝕硬化的混凝土。在外界環(huán)境中，空氣中含有氧氣和二氧化碳，將不密實(shí)的混凝土置于這種環(huán)境下，產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣等物質(zhì)會(huì)使堿性逐漸降低，進(jìn)而就形成了碳化。碳化造成鋼筋銹蝕，是造成公路橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)的一種原因。

氯化物等屬于有害氣體，這些氣體與鋼筋混凝土中鋼筋相互作用，就會(huì)形成孔蝕。孔蝕屬于腐蝕的一種，其危險(xiǎn)性較大。由于孔蝕會(huì)影響鋼筋的力學(xué)性能，縮減鋼筋截面，減少鋼筋的承載力，所以極易出現(xiàn)鋼筋斷裂的情況，不利于公路橋梁的安全性和長(zhǎng)久性[5]。在混凝土中，由于添加外加劑，會(huì)造成鋼筋的周圍存在氯離子，所以難以確保鋼筋周圍氧化膜不會(huì)遭到破壞，因此，從這方面來看，有害氣體也是造成鋼筋銹蝕的一種原因。

2.2 環(huán)境濕度

環(huán)境的濕度也是造成鋼筋銹蝕最不可忽視的因素。譬如鋼筋在空氣中遇到水，發(fā)生銹蝕就成了一種必然結(jié)果。以此來說，鋼筋混凝土處于潮濕的環(huán)境下，二氧化碳?xì)怏w滲入，就會(huì)對(duì)鋼筋造成銹蝕，對(duì)于公路橋梁來說，支撐起全身重量骨架的重要依靠是鋼筋和混凝土的結(jié)合物，鋼筋主要承受拉力，混凝土主要承受壓力。一旦鋼筋混凝土結(jié)合物中，鋼筋發(fā)生銹蝕，就會(huì)急劇降低鋼筋混凝土的抗拉力，影響公路橋梁的穩(wěn)定性和安全性。

3 公路橋梁鋼筋銹蝕問題的解決對(duì)策

3.1 選用合適的鋼筋材料

在進(jìn)行公路橋梁施工過程中，需要選用特種鋼筋。即盡可能選用性能更好的鋼筋，并且嚴(yán)格控制混凝土中外加劑的用量，防止氯離子對(duì)鋼筋的損害。在混凝土澆筑時(shí)，如果不能將氯離子進(jìn)行有效隔離,使其滲入混凝土當(dāng)中時(shí)，可以再增加鋼筋防銹劑，能夠在一定程度上抵御氯離子，就可以規(guī)避這方面的問題，從而減輕這方面的損害。

除此之外，在施工中，還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

第一，配置混凝土過程中使用的氯鹽類添加劑嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求進(jìn)行配制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求施工。

第二，配置混凝土的材料需嚴(yán)格按照工程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，且海產(chǎn)骨料不可被添加在材料當(dāng)中[6]。

第三，海水或是氯離子含量高的水不可被添加在混凝土配置材料中。只有將海水或是氯離子含量高的水經(jīng)過處理，符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，才可應(yīng)用。

3.2 做好施工控制

提升混凝土的抗?jié)B性與密實(shí)性，以免出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。為了達(dá)到這一目的，可從三個(gè)方面入手，規(guī)避此現(xiàn)象。

第一，控制水灰比。水灰比的配置不合理是造成混凝土抗?jié)B性與密實(shí)性差的主要原因之一，因此，在水灰比的配置上(添加粉煤灰、礦渣料等細(xì)集料的過程中)，保證充足攪拌的前提下，不應(yīng)過多的添加水量。否則，混凝土達(dá)不到其密實(shí)度，就容易找出空隙。

第二，將抗?jié)B劑適當(dāng)?shù)奶砑拥戒摻罨炷两Y(jié)構(gòu)中。由于抗?jié)B劑在鋼筋內(nèi)能形成膠體絡(luò)合物，對(duì)于堵塞與填充鋼筋內(nèi)部的毛細(xì)孔縫有積極作用，因此，有利于加強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性與密實(shí)度。

第三，選用合適的水泥。公路橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中，水泥選用是否恰當(dāng)也是影響鋼筋抗?jié)B性與密實(shí)性的重要因素。為此，選用的水泥至少需符合標(biāo)準(zhǔn)，即水泥必須水化熱低，且顆粒不可過大。水泥顆粒越粗,其凝結(jié)的速度就會(huì)越慢,泌水越多,從而其抗?jié)B性就越差。

3.3 做好外部的防護(hù)隔離

在鋼筋外部設(shè)置一層有效的隔離層，也是降低公路橋梁鋼筋銹蝕的一種有效方式。公路橋梁施工中，通過外涂隔離層可規(guī)避問題。實(shí)現(xiàn)鋼筋外部設(shè)置隔離層的方法還有：在鋼筋表面涂上防銹材料、采用高壓霧化氣體對(duì)鋼筋表面進(jìn)行火焰噴漆處理、鍍鋅位置熱處理等。這些方法都是可行性非常高的方式。對(duì)于不同的工程環(huán)境，應(yīng)采用不同的方法進(jìn)行防護(hù)隔離。

4 結(jié)語

在整個(gè)的橋梁工程建設(shè)施工過程中，做好鋼筋的防污染、防銹蝕和防碳化工作并不是一項(xiàng)非常簡(jiǎn)單的事情。對(duì)于建設(shè)施工單位而言，選擇合適的鋼筋材料只是其中非?；A(chǔ)的部分，還需要通過適宜的施工方式防止公路橋梁鋼筋出現(xiàn)銹蝕。因此，為了提高鋼筋的使用性能和壽命，保證公路橋梁工程的使用質(zhì)量，應(yīng)該探究影響公路橋梁鋼筋銹蝕的根本原因，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行防治，才有利于促進(jìn)我國公路橋梁事業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展。

[1] 閆 妍.公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法[J].交通世界(運(yùn)輸·車輛),2015(6):81-83.

[2] 江 濤.分析公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(5):110.

[3] 于曉娟.淺論公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法[J].科技信息,2014(15):277.

[4] 吳 強(qiáng),曾保軍.公路橋梁鋼筋銹蝕原因及防治方法分析[J].信息化建設(shè),2016(2):397.

[5] 張 申,閔 爽.淺析公路橋梁鋼筋銹蝕原因與防治技術(shù)[J].城市地理,2016(2):152.

[6] 沙永達(dá).公路橋梁鋼筋銹蝕成因及防治措施[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸,2012(6):29-31.

The cause and prevention method of highway bridge reinforcement corrosion

Lv Jianfeng

(ShanxiRoadandBridgeInternationalTrafficConstructionEngineeringLimitedCompany,Taiyuan030006,China)

This paper elaborated the necessity of highway bridge reinforcement corrosion prevention, analyzed the highway bridge reinforcement corrosion cause, and from reinforcement material selection, construction control, external protection isolation three aspects, put forward the prevention methods about highway bridge reinforcement corrosion, designed to enhance the durability of highway bridge structure, ensured the quality of highway bridge.

highway, bridge, steel corrosion, durability

1009-6825(2016)27-0158-03

2016-07-15

呂建峰(1977- )，男，工程師

U455.71

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