路橋工程鋼筋混凝土的腐蝕及防護(hù)措施

張峰+郝修春

摘 要：隨著環(huán)境的污染惡化，環(huán)境介質(zhì)中腐蝕性物質(zhì)含量增加，路橋混凝土結(jié)構(gòu)遭受而破壞的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因混凝土腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)的比例逐年增高，因腐蝕造成的破壞事故也時(shí)有發(fā)生，因此，鋼筋混凝土的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題逐步得到人們的重視，成為研究和關(guān)注的一個(gè)重要方向。

關(guān)鍵詞：路橋工程；鋼筋混凝土；腐蝕原因；防護(hù)措施

一、路橋工程中鋼筋混凝土受到腐蝕的原因

鋼筋混凝土的腐蝕包括混凝土中鋼筋的腐蝕及混凝土材料本身的腐蝕，其中鋼筋的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，混凝土材料本身的腐蝕屬于化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。路橋工程中，鋼筋混凝土所處的環(huán)境屬于自然環(huán)境（大氣、水、土壤）。表面上看，自然環(huán)境的腐蝕問(wèn)題不及工業(yè)環(huán)境腐蝕那么明顯，但這類(lèi)腐蝕情況十分復(fù)雜，影響因素很多，特別是在環(huán)境污染嚴(yán)重的地區(qū)，SO2、CO2等腐蝕性物質(zhì)含量增大，而且不同地域之間，甚至同一地域的不同位置，環(huán)境的腐蝕性是不同的。為更好地確保路橋鋼筋混凝土材料不被腐蝕，必須對(duì)其腐蝕原因進(jìn)行充分了解具體如下：

1、混凝土碳化導(dǎo)致鋼筋腐蝕

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土是其結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主體?；炷翆?duì)鋼筋有較強(qiáng)的保護(hù)作用，首先，混凝土把鋼筋包圍起來(lái)，阻斷了鋼筋和自然中空氣和水等元素的接觸，從而減輕了鋼筋的腐蝕度。另外一方面就是混凝土當(dāng)中的一些元素能夠?qū)︿摻钇鸬解g化的作用，在這些元素當(dāng)中，最為典型的就是氫氧化鈣，這種元素和水一結(jié)合產(chǎn)生的溶液有非常強(qiáng)的堿性，從而就保障了鋼筋不會(huì)被侵蝕，起到鈍化的作用。然而，混凝土從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)也會(huì)對(duì)鋼筋起到負(fù)面的效果，而這個(gè)原因就是混凝土的碳化。碳化是一個(gè)不能回避的話(huà)題，因?yàn)槿魏挝矬w都會(huì)與空氣接觸，所以任何物體都會(huì)碳化，特別是路橋工程基本暴露于空氣中，碳化作用也就更加明顯。混凝土碳化后，會(huì)把上面提到的氫氧化鈣元素轉(zhuǎn)變成碳酸鈣，而這會(huì)對(duì)導(dǎo)致混凝土的酸化，減輕其堿性。此時(shí)，無(wú)法對(duì)鋼筋起到鈍化作用，從而造成鋼筋腐蝕。

2、混凝土縫隙

施工過(guò)程中，由于水泥和石頭等材料份量分配不均，具體澆灌時(shí)，施工人員技術(shù)不到位，將導(dǎo)致混凝土縫隙出現(xiàn)，使鋼筋暴露在空氣中，此時(shí)鋼筋將失去保護(hù)作用?？諝庵械挠泻怏w或雨水澆灌將導(dǎo)致鋼筋被侵蝕，且發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。尤其是潮濕環(huán)境下，由于氧氣和水互相作用，鋼筋極易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)將出現(xiàn)鋼筋腐蝕問(wèn)題。

3、氯離子侵入

混凝土對(duì)鋼筋的鈍化作用能對(duì)鋼筋起到很好的保護(hù)作用。氯離子是一種極強(qiáng)的去鈍化劑，它會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生的堿性環(huán)境起到破壞作用。氯離子和氫氧根離子能產(chǎn)生綠銹，綠銹從鋼筋的陽(yáng)極向含氧較高的混凝土空隙遷移，經(jīng)過(guò)一系列變化及化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致褐銹的生成。從以上步驟可得出，氯離子雖不會(huì)直接影響鋼筋腐蝕，但它是一種很強(qiáng)的催化劑，對(duì)腐蝕有很強(qiáng)的催化作用。在現(xiàn)代社會(huì)，由于各種化學(xué)元素的濫用及環(huán)境的污染，氯離子始終存在，如鋼筋上存有大量氯離子，將會(huì)加速鋼筋的化學(xué)反應(yīng)，腐蝕鋼筋。

4、生物腐蝕

對(duì)于混凝土，生物腐蝕也會(huì)導(dǎo)致混凝土的劣化，然而在國(guó)內(nèi)，這方面的因素還沒(méi)有得到相關(guān)單位和人員的認(rèn)識(shí)和重視。生物的腐蝕包括草和樹(shù)等進(jìn)入混凝土后對(duì)混凝土密度的破壞，還有化學(xué)方面的腐蝕。

二、路橋工程鋼筋混凝土腐蝕防護(hù)措施

1、表面涂層防護(hù)層

涂層可以把混凝土結(jié)構(gòu)與外界腐蝕環(huán)境隔絕，對(duì)于保護(hù)混凝土本身、保持堿度和防止腐蝕介質(zhì)的滲透是十分有效的。由于混凝土是堿性材料，因此，混凝土表面的涂料要采用有良好耐堿性和附著力的環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、丙烯酸樹(shù)脂、氯化橡膠等涂料。瀝青也是一種較好的涂層材料，在橋面上鋪設(shè)瀝青，實(shí)際上也可以起到一定的涂層保護(hù)的作用。

2、陰極保護(hù)

鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕，同其余鋼鐵構(gòu)件的腐蝕一樣，都是電化學(xué)腐蝕。根據(jù)陰極保護(hù)的原理，采用外加電流或犧牲陽(yáng)極的方法，使混凝土內(nèi)的鋼筋受到保護(hù)。陰極保護(hù)一般適用于導(dǎo)電性良好的腐蝕環(huán)境，對(duì)于電阻率較大的鋼筋混凝土，通常采用導(dǎo)電涂料層來(lái)實(shí)現(xiàn)，如導(dǎo)電砂漿覆蓋層。在實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)要嚴(yán)格地控制保護(hù)電位，使鋼筋處于最佳保護(hù)狀態(tài)。在有雜散電流腐蝕的情況下，陰極保護(hù)是一種常用的在有雜散電流腐蝕的情況下，陰極保護(hù)是一種常用的影響，在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意，或者考慮使用外加電流的陰極保護(hù)方案。

3、混凝土添加緩蝕劑

添加緩蝕劑能夠起到抑制或減緩混凝土中鋼筋的腐蝕程度，使用方便，效果也較好，被認(rèn)為是鋼筋混凝土的一種長(zhǎng)效防腐蝕措施。鋼筋混凝土中使用的緩蝕劑主是亞硝酸鈣。在實(shí)際中，往往添加緩蝕劑的方法與其它的防腐蝕措施聯(lián)合使用，以求達(dá)到最佳的保護(hù)效果。

4、鋼筋混凝土的腐蝕監(jiān)測(cè)

腐蝕監(jiān)測(cè)的方法有物理方法、無(wú)損檢測(cè)方法和電化學(xué)方法等。由于混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋所處的環(huán)境特殊，傳統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用受到限制。人們對(duì)適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了大量的研究工作。

（1）鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測(cè)的電化學(xué)方法。根據(jù)前面的分析，混凝土中鋼筋的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，因此基于電化學(xué)測(cè)試技術(shù)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法能夠應(yīng)用于鋼筋混凝士的腐蝕監(jiān)測(cè)。鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測(cè)的電化學(xué)方法主要有交流阻抗法、表面電位法（電位圖法）、電位梯度法、極化曲線(xiàn)法、線(xiàn)性極化法以及恒電流脈沖技術(shù)等方法。

（2）鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測(cè)的光纖傳感技術(shù)。光纖傳感技術(shù)利用了光纖耐腐蝕、抗強(qiáng)電磁干擾、耐高溫、集信息傳感與傳輸于一體等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的關(guān)注，成為鋼筋混凝土腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)新的研究重點(diǎn)。主要是將多參數(shù)光纖傳感器預(yù)先埋植在公路和橋梁的鋼筋混凝土中，對(duì)混凝土內(nèi)部的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5、選擇新型鋼筋

（1）涂/鍍層鋼筋。鋼筋的腐蝕是鋼筋混凝土腐蝕的重要方面，人們研究了鋼筋表面防護(hù)的各種方法，包括鍍鋅鋼筋、包銅鋼筋、環(huán)氧涂層鋼筋等。其中環(huán)氧涂層鋼筋被認(rèn)為是防止鋼筋腐蝕的有效措施之一，在國(guó)內(nèi)外工程中得到比較廣泛的應(yīng)用。

（2）不銹鋼鋼筋。采用奧氏不銹鋼或雙相不銹鋼鋼筋來(lái)代替普通碳鋼鋼筋，借助不銹鋼優(yōu)良的耐蝕性能，腐蝕速度大大降低，從而延緩混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞，但這種方法成本較高。

（3）高強(qiáng)度非金屬材料代替鋼筋。用玻璃纖維或碳素纖維強(qiáng)化的塑料“鋼筋”，具有取代普通鋼筋的潛力，徹底擺脫鋼筋銹蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、剝落、破壞的可能。

6、新型混凝土材料的應(yīng)用

影響混凝土腐蝕及耐久性的因素主要有混凝土的抗?jié)B透性、電阻率、堿度、水灰比等。改變這些因素，就可以改變成為國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用的熱點(diǎn)方向，出現(xiàn)了所謂的高性能混凝土、長(zhǎng)壽命混凝土等新型的混凝土材料。我國(guó)三峽工程的混凝土結(jié)構(gòu)中就添加了一級(jí)粉煤灰、高效堿水劑等物質(zhì)，使得其性能大大提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為路橋工程建設(shè)的重要結(jié)構(gòu)形式，其發(fā)揮的作用越來(lái)越大。然而這種結(jié)構(gòu)極易被腐蝕。為此，相關(guān)部門(mén)必須在充分了解腐蝕原因的基礎(chǔ)上，采取科學(xué)有效的措施減輕路橋腐蝕度，做好后期維護(hù)工作，從而保障路橋工程通行的安全性。

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