橋梁的腐蝕與防護策略

王軍標

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的加快，促進橋梁建設項目的增多。隨著大氣污染水污染等等環(huán)境問題的不斷加劇，橋梁的腐蝕問題也越來越嚴重，為了能夠有效延長橋梁的使用壽命并保障橋梁在使用中的安全，必須對橋梁進行多方面的防腐蝕策略。本文就橋梁的腐蝕與防護策略展開探討。

關(guān)鍵詞：橋梁;腐蝕;防護

引言

鋼筋混凝土作為基礎(chǔ)設施建設過程中常見的施工材料，其在橋梁建設中用量較大，有著不可替代的重要支撐作用。鋼筋的承重力是影響橋梁安全性的重要方面，而鋼筋的承重性，則更多依賴于鋼筋表面的完整性，鋼筋受外在環(huán)境、與之接觸材料的性能、使用周期等因素影響，會出現(xiàn)一定程度的腐蝕，從而影響鋼筋的承載性能。以下將圍繞如何有效預防鋼筋腐蝕進行深入闡述。

一、橋梁的腐蝕機理

（一）橋梁的腐蝕環(huán)境分析

所謂腐蝕就是橋梁與其他環(huán)境介質(zhì)接觸而發(fā)生的各種形式的變化和損壞，根據(jù)橋梁的整體結(jié)構(gòu)來進行分段分析：對于橋身和橋面普遍情況下都是直接與大氣接觸，其所受腐蝕的來源主要是大氣中各種物質(zhì);而橋墩普遍是與水進行直接接觸，不如海水江水等等，其所受腐蝕的來源主要是水中的各種物質(zhì)。從外表來看，這兩方面的腐蝕環(huán)境都是自然環(huán)境，可能不及工業(yè)環(huán)境的腐蝕性那么嚴重和明顯，但是自然環(huán)境的腐蝕所收到的影響因素非常多，而且隨著時間的延長腐蝕現(xiàn)象會越發(fā)嚴重，最終導致橋梁的報廢。

（二）鋼筋銹蝕

混凝土在正常情況下使高堿性，可以在鋼筋的表層鈍化保護膜，起到隔絕水分和氧氣的作用，通過隔絕接觸來防止鋼筋發(fā)生腐蝕。而鈍化的保護膜經(jīng)過長期的使用也會出現(xiàn)失效，常見的失效形式有：混凝土碳化和氯鹽侵入?；炷撂蓟强諝獯嬖诘亩趸歼M入到混凝土的內(nèi)部，與水泥的水產(chǎn)化物氫氧化鈣發(fā)生化學反應形成了碳酸鈣，使混凝土的堿性減弱直接導致鈍化的保護膜無法繼續(xù)發(fā)揮隔絕水分和氧氣的作用，導致腐蝕的發(fā)生;第二，氯鹽的侵入。當氯原子擴散到鋼筋的內(nèi)部之后，如果氯原子的含量比較少的時候不會影響到鈍化的保護膜，但是積累到一定的程度之后達到臨界的濃度就會破壞鈍化的保護膜，導致鋼筋發(fā)生腐蝕。當鋼筋發(fā)生腐蝕之后就會產(chǎn)生一定的物質(zhì)，這些物質(zhì)的體積膨脹后就會破壞混凝土的順筋和保護層;其次，腐蝕還會影響鋼筋與混凝土之間的粘著力以及鋼筋的截面面積，嚴重影響橋梁的質(zhì)量，加大安全隱患。

（三）混凝土的腐蝕

在橋梁的腐蝕當中混凝土的腐蝕也是極為嚴重，具體有以下幾個類型：（1）分解類腐蝕。這類的腐蝕主要是因為水泥經(jīng)過水化產(chǎn)生了Ca（OH）2，然而Ca（OH）2的穩(wěn)定性極差，不僅僅能夠與酸發(fā)生化學反應使其進行分解，同時也非常容易在軟水中被融合，另外在大氣環(huán)境中也會在混凝土的表面被不斷的析出。如果橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)浸泡在海水等含有豐富氯離子的介質(zhì)當中，Ca（OH）2就會與氯離子迅速發(fā)生反應被溶解，對于介質(zhì)中存在的鎂離子以及酸根離子都能夠快速的置換鈣離子，這都是導致混凝土分解腐蝕的主要原因;（2）結(jié)晶性破壞。這種類型的腐蝕也被叫做膨脹性腐蝕，主要產(chǎn)生的原因是混凝土結(jié)構(gòu)上的眾多細小孔隙在于介質(zhì)接觸的過程中滲入了大量的可溶性鹽，一段時間后在孔隙中有大量晶體析出，導致混凝土出現(xiàn)裂縫或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，使得混凝土的結(jié)構(gòu)遭到破壞性能降低。

二、橋梁的腐蝕防護策略

（一）使用抗腐蝕性能的鋼材

可使用具有抗腐蝕性能的鋼材來達到防腐的目的。這類鋼材一般是耐候鋼。耐候鋼是在原有鋼材的基礎(chǔ)上，通過在內(nèi)部添加抗腐蝕的金屬元素，有效阻止外膜內(nèi)部鐵離子與有害物質(zhì)發(fā)生作用。這種抗腐蝕的鋼材，因為身處大氣環(huán)境當中，能夠與大氣濕度進行較好的融合，進而在其表面形成一種防腐蝕的保護膜，它的抗腐蝕性能比普通鋼材好很多。使用這類鋼材，可以不必使用涂料，減少了工序，既安全又環(huán)保。大規(guī)模使用這種抗腐蝕鋼材，可以減少因為出現(xiàn)腐蝕而需要二次加固的費用。但這種鋼材尚處于開發(fā)階段，國內(nèi)外批量生產(chǎn)的能力不夠，造價較高，有待研究出成本更低的抗腐蝕鋼材。

（二）施工過程中的材料控制

（1）控制水灰比材料配置中不能加入過多的水，水灰比是保障混凝土密實性、抗?jié)B漏性的重要方面。（2）添加適量的抗?jié)B劑抗?jié)B劑是補充混凝土中小孔引起的水滲漏而加入的必要材料。由此可知，適量的抗?jié)B劑對減少滲漏情況的出現(xiàn)有著重要作用。（3）選用符合標準的水泥在橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)中，水泥是常用施工用料，選用密度合適的水泥，也是提高鋼筋抗?jié)B性與密實性的重要因素。為此，選用的水泥遇水時，產(chǎn)生的熱量不易過高，整體水泥的顆粒不可過大。水泥的密度會影響水分的進入，同時，也決定著遇水時所產(chǎn)生的熱量是否能及時排出，而水泥的顆粒大小，則關(guān)乎水泥能否充分與其他物質(zhì)相結(jié)合，且水泥顆粒的大小對凝結(jié)速度有著直接的影響。水泥是混凝土的基礎(chǔ)組成部分之一，良好的密度及大小均勻的顆粒，是決定混凝土抗腐蝕性的重要保障。

（三）提高混凝土保護層的厚度

目前由于橋梁的使用度比較高，承載的力量也比較重，這樣的情況下，我們一定要提高混凝土保護層的厚度。在施工建設的過程中，尤其是對于那些建立在市中心，使用率比較高的橋梁來說，我們更是要提高保護層的厚度，要做到基礎(chǔ)縱向鋼筋混凝土保護層的厚度一定要<50mm，針對于無墊層的部分，我們應該做到不>70mm。只有這樣才能夠提升橋梁自身的承重能力，避免因承重能力過高而產(chǎn)生裂縫問題。

（四）陰極防護

混凝土結(jié)構(gòu)當中的鋼筋腐蝕與鋼鐵構(gòu)件的腐蝕性質(zhì)基本相同，所以可以采取電防護或者犧牲陽極的方式進行鋼筋的保護。例如可以運用導電涂料進行表面的涂層處理，來實現(xiàn)對陰極的保護。

結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)橋梁因為具有強度大，抗拉、抗彎性能好等優(yōu)點而被廣泛采用?？茖W合理地采用防腐材料，可以保護和提升鋼結(jié)構(gòu)的性能。鋼結(jié)構(gòu)橋梁腐蝕機理一直是工程界研究的重要問題。如何采取措施從根源上防止鋼結(jié)構(gòu)橋梁的腐蝕，如何選擇適用的防腐措施，各種防腐措施的經(jīng)濟性如何，都值得深入思考和探索。

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