桥梁混凝土结构的腐蚀与防护设计
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➢ 桥梁美观的需要：
1、桥梁作为城市标志物，和谐的整体形象要求； 2、混凝土表面外观，细节和局部的景观要求。
第一部分 引言— —桥梁混凝土结构的腐蚀环境
混凝土结构腐蚀类型
钢筋混凝土结构是以水 泥、砂子、石子等和钢 筋配合，经水化形成的 一种复合材料。总体上 说钢筋混凝土是多相、 多孔、不均匀的材料， 环境中的腐蚀介质水、 气、盐分可以通过渗透、 扩散等方式进入到混凝 土内部，引起混凝土腐 蚀变质和钢筋的腐蚀。
➢氯离子的腐蚀主要有两个方面，一是对钢筋的腐蚀：当氯离子渗透进 入钢筋混凝土结构后，迁移到钢筋表面，破坏钢筋表面的钝化层，使钢 筋局部发生电化学腐蚀；二是对混凝土的腐蚀：氯盐进入混凝土内部与 水泥的某些成分反应，生成物体积增大使混凝土膨胀破坏。
• 盐晶变膨胀
➢可溶性盐随水分渗入混凝土内部的毛细孔和微孔 内，当水分蒸发时，盐就会结晶出来。盐结晶生长 过程发生体积膨胀，导致混凝土破坏。
• 冲蚀破坏
➢水的冲刷、波动，以及水中夹带 的砂石等异物对混凝土表面的反复 摩擦，会使混凝土保护层厚度逐渐 减薄。冲蚀作用与流速的大小和砂 石的大小、密度、硬度有关。
• 微生物腐蚀
➢由微生物活性引起的腐蚀称之为 微生物腐蚀，microbially influenced corrosion，简称MIC）
第四部分 施工工艺
引言
★桥梁混凝土结构涂装的必要性 ★混凝土结构腐蚀环境
★混凝土结构涂装的发展趋势
1 Part
第一部分 引言— —桥梁混凝土结构涂装的必要性
➢ 桥梁耐久性的需要：
1、混凝土腐蚀造成的危害逐渐被人们认识； 2、腐蚀环境的恶化对混凝土结构的影响越来越大； 3、混凝土表面涂层是一种简便有效防腐措施。
➢ 使钢筋保持钝化的最低pH为11.5，中性化可使pH值低于9，此时钢筋 表面的钝化层被破坏，钢筋就容易发生腐蚀。
➢ 当水和氧气充足，尤其是环境温度较高时，钢筋的电化学腐蚀速度相 当快，而且生成含水率高、结构疏松的Fe(OH)3红色锈层，体积膨胀2 ～6倍，不仅降低混凝土对钢筋的“握裹力”，同时也使混凝土层胀 裂，出现结构性破坏。
1 中性化和钢筋的腐蚀 2 溶解腐蚀 3 碱-骨料反应（ASR） 4 氯离子腐蚀破坏 5 盐晶变膨胀 6 冻融破坏 7 酸雨腐蚀 8 风砂侵蚀 9 冲蚀破坏 10 微生物腐蚀 11 海洋生物腐蚀
• 中性化和钢筋的腐蚀
➢ 钢筋混凝土结构呈碱性，pH值可达12.5～13.5，此时钢筋保持钝化状 态。
➢ 大气中的CO2与混凝土中的Ca（OH）2起化学反应，生成中性的CaCO3， 造成混凝土PH值降低。
浪溅区下届 至设计低水 位减1.0m之
间
最高天文潮
潮位加0.7倍
百年一遇有
效波高H1/3以 上
大气区下届 至最高天文 潮潮位减百 年一遇有效
波高
H1/3之间
浪溅区下届 至最低天文 潮潮位减0.2 倍百年一遇
桥梁混凝土结构的腐蚀与防护设计
桥梁混凝土结构 防腐涂装设计
目录
第一部分 引言
第二部分 防腐涂装设计
第三部分 推荐涂层体系
★A:表干区混凝土防护涂层体系 ★B:表湿区湿固化防护涂层体系 ★C:索塔区高耐候氟碳防护涂层体系 ★D:混凝土结构柔性氟碳防护涂层体系 ★E:清水混凝土结构透明氟碳防护涂层体系
• 冻融破坏
➢混凝土结构中存在大量的孔隙和裂缝，水分可通过毛细作用进入其中 ，当温度降到冰点时，水会结冰膨胀，使孔壁受压变形，环境温度升高 ，冰融化成水，体积缩小，使孔壁受到拉应力。 反复的冻融过程会使混凝土结构浅表面出现裂纹， 并逐渐酥松、脱落，逐步侵蚀整个结构。
• 酸雨腐蚀
➢工业大气对混凝土的中心化作用远远大于碳化作用，尤其是在污染严 重的工业区
• 混凝土结构腐蚀分区
掩护条件
有掩护条件
无掩护条件
划分类别
按港工设计 水位
按港工设计 水位
按天文潮潮 位
大气区
浪溅区 水位变动区
设计高水位 加1.5m以上
大气区下届 至设计高水 位减1.0m之
间
浪溅区下届 至设计低水 位减1.0m之
间
设计高水位 大气区下届
加（ƞ0+1.0） 至设计高水
m以上
位减ƞ0m之间
渗入的）； III、混凝土中含有反应性二氧化硅。
➢ 虽然ASR反应缓慢，持续时间长，一旦发生很难补救，被称为混凝土 的“癌症”
• 氯离子腐蚀破坏
➢钢筋混凝土结构中氯离子的来源有2个途径：一是来自于制造混凝土的 原材料（例如含有氯离子的水、冬季施工加入的含有Cl-的防冻剂、以及 使用了海砂）；二是来自于 结构外部的氯离子（例如 海洋环境、工业环境、 土壤环境、北方冬季使用 的“融雪盐”等）。
• 海洋生物腐蚀
➢混凝土的海洋污损生物腐蚀是一个 复杂的过程，有细菌和污损生物共同 参与，涉及物理作用，化学作用及生 物作用等。
混凝土结构腐蚀环境
• 混凝土结构腐蚀分区
➢ 大气区 ➢ 浪溅区 ➢ 水位变动区（潮差区） ➢ 水下区
表湿区（浪溅区与水位变动区）腐蚀最为恶劣，大气区 与水下区腐蚀相对轻微
➢工业大气中含有大量的SO2、NO2、H2S及HCl等酸性气体在较低的相对湿 度下就容易凝露，加上雨水的作用，与混凝土结构中的水泥水化物（主 要是CSH凝胶、钙矾石和羟钙石）及Ca(OH)2发生反应。
Fra Baidu bibliotek
• 风砂侵蚀
➢风砂侵蚀主要发生在我国北方西部沙漠及沙尘暴覆盖地区。风砂侵蚀 主要是一种物理磨蚀性风化破坏
• 碱-骨料反应（ASR）
➢ 碱-骨料反应是混凝土中的碱（NaOH、KOH）可与基料中的某些成份（ 二氧化硅、硅酸盐、碳酸盐）反应，形成的生成物（碱硅胶）容易吸 水膨胀。当膨胀压力超过硬化水泥浆的抗拉强度时，就会引起混凝土 开裂破坏。碱基料反应需要三个条件： I、有充分的水（包括混凝土中本身含有水和外部渗入的水）； II、混凝土中含碱量高（主要是NaOH、KOH，结构本身含有的和外部
• 溶解腐蚀
➢ 混凝土结构具有高粗糙度、多孔性、亲水性和高碱性特点，长期与环 境侵蚀性介质（例如地下水、河水和湖水）接触，就会造成混凝土中 的可溶性成分（例如Ca(OH)2）逐渐溶解。
➢ 水环境中另外一种溶解腐蚀来自于水中溶解的一些离子通过置换来形 成的，例如水中溶解的铵盐、镁盐可置换氢氧化钙中的钙，形成可溶 性或软体物。
1、桥梁作为城市标志物，和谐的整体形象要求； 2、混凝土表面外观，细节和局部的景观要求。
第一部分 引言— —桥梁混凝土结构的腐蚀环境
混凝土结构腐蚀类型
钢筋混凝土结构是以水 泥、砂子、石子等和钢 筋配合，经水化形成的 一种复合材料。总体上 说钢筋混凝土是多相、 多孔、不均匀的材料， 环境中的腐蚀介质水、 气、盐分可以通过渗透、 扩散等方式进入到混凝 土内部，引起混凝土腐 蚀变质和钢筋的腐蚀。
➢氯离子的腐蚀主要有两个方面，一是对钢筋的腐蚀：当氯离子渗透进 入钢筋混凝土结构后，迁移到钢筋表面，破坏钢筋表面的钝化层，使钢 筋局部发生电化学腐蚀；二是对混凝土的腐蚀：氯盐进入混凝土内部与 水泥的某些成分反应，生成物体积增大使混凝土膨胀破坏。
• 盐晶变膨胀
➢可溶性盐随水分渗入混凝土内部的毛细孔和微孔 内，当水分蒸发时，盐就会结晶出来。盐结晶生长 过程发生体积膨胀，导致混凝土破坏。
• 冲蚀破坏
➢水的冲刷、波动，以及水中夹带 的砂石等异物对混凝土表面的反复 摩擦，会使混凝土保护层厚度逐渐 减薄。冲蚀作用与流速的大小和砂 石的大小、密度、硬度有关。
• 微生物腐蚀
➢由微生物活性引起的腐蚀称之为 微生物腐蚀，microbially influenced corrosion，简称MIC）
第四部分 施工工艺
引言
★桥梁混凝土结构涂装的必要性 ★混凝土结构腐蚀环境
★混凝土结构涂装的发展趋势
1 Part
第一部分 引言— —桥梁混凝土结构涂装的必要性
➢ 桥梁耐久性的需要：
1、混凝土腐蚀造成的危害逐渐被人们认识； 2、腐蚀环境的恶化对混凝土结构的影响越来越大； 3、混凝土表面涂层是一种简便有效防腐措施。
➢ 使钢筋保持钝化的最低pH为11.5，中性化可使pH值低于9，此时钢筋 表面的钝化层被破坏，钢筋就容易发生腐蚀。
➢ 当水和氧气充足，尤其是环境温度较高时，钢筋的电化学腐蚀速度相 当快，而且生成含水率高、结构疏松的Fe(OH)3红色锈层，体积膨胀2 ～6倍，不仅降低混凝土对钢筋的“握裹力”，同时也使混凝土层胀 裂，出现结构性破坏。
1 中性化和钢筋的腐蚀 2 溶解腐蚀 3 碱-骨料反应（ASR） 4 氯离子腐蚀破坏 5 盐晶变膨胀 6 冻融破坏 7 酸雨腐蚀 8 风砂侵蚀 9 冲蚀破坏 10 微生物腐蚀 11 海洋生物腐蚀
• 中性化和钢筋的腐蚀
➢ 钢筋混凝土结构呈碱性，pH值可达12.5～13.5，此时钢筋保持钝化状 态。
➢ 大气中的CO2与混凝土中的Ca（OH）2起化学反应，生成中性的CaCO3， 造成混凝土PH值降低。
浪溅区下届 至设计低水 位减1.0m之
间
最高天文潮
潮位加0.7倍
百年一遇有
效波高H1/3以 上
大气区下届 至最高天文 潮潮位减百 年一遇有效
波高
H1/3之间
浪溅区下届 至最低天文 潮潮位减0.2 倍百年一遇
桥梁混凝土结构的腐蚀与防护设计
桥梁混凝土结构 防腐涂装设计
目录
第一部分 引言
第二部分 防腐涂装设计
第三部分 推荐涂层体系
★A:表干区混凝土防护涂层体系 ★B:表湿区湿固化防护涂层体系 ★C:索塔区高耐候氟碳防护涂层体系 ★D:混凝土结构柔性氟碳防护涂层体系 ★E:清水混凝土结构透明氟碳防护涂层体系
• 冻融破坏
➢混凝土结构中存在大量的孔隙和裂缝，水分可通过毛细作用进入其中 ，当温度降到冰点时，水会结冰膨胀，使孔壁受压变形，环境温度升高 ，冰融化成水，体积缩小，使孔壁受到拉应力。 反复的冻融过程会使混凝土结构浅表面出现裂纹， 并逐渐酥松、脱落，逐步侵蚀整个结构。
• 酸雨腐蚀
➢工业大气对混凝土的中心化作用远远大于碳化作用，尤其是在污染严 重的工业区
• 混凝土结构腐蚀分区
掩护条件
有掩护条件
无掩护条件
划分类别
按港工设计 水位
按港工设计 水位
按天文潮潮 位
大气区
浪溅区 水位变动区
设计高水位 加1.5m以上
大气区下届 至设计高水 位减1.0m之
间
浪溅区下届 至设计低水 位减1.0m之
间
设计高水位 大气区下届
加（ƞ0+1.0） 至设计高水
m以上
位减ƞ0m之间
渗入的）； III、混凝土中含有反应性二氧化硅。
➢ 虽然ASR反应缓慢，持续时间长，一旦发生很难补救，被称为混凝土 的“癌症”
• 氯离子腐蚀破坏
➢钢筋混凝土结构中氯离子的来源有2个途径：一是来自于制造混凝土的 原材料（例如含有氯离子的水、冬季施工加入的含有Cl-的防冻剂、以及 使用了海砂）；二是来自于 结构外部的氯离子（例如 海洋环境、工业环境、 土壤环境、北方冬季使用 的“融雪盐”等）。
• 海洋生物腐蚀
➢混凝土的海洋污损生物腐蚀是一个 复杂的过程，有细菌和污损生物共同 参与，涉及物理作用，化学作用及生 物作用等。
混凝土结构腐蚀环境
• 混凝土结构腐蚀分区
➢ 大气区 ➢ 浪溅区 ➢ 水位变动区（潮差区） ➢ 水下区
表湿区（浪溅区与水位变动区）腐蚀最为恶劣，大气区 与水下区腐蚀相对轻微
➢工业大气中含有大量的SO2、NO2、H2S及HCl等酸性气体在较低的相对湿 度下就容易凝露，加上雨水的作用，与混凝土结构中的水泥水化物（主 要是CSH凝胶、钙矾石和羟钙石）及Ca(OH)2发生反应。
Fra Baidu bibliotek
• 风砂侵蚀
➢风砂侵蚀主要发生在我国北方西部沙漠及沙尘暴覆盖地区。风砂侵蚀 主要是一种物理磨蚀性风化破坏
• 碱-骨料反应（ASR）
➢ 碱-骨料反应是混凝土中的碱（NaOH、KOH）可与基料中的某些成份（ 二氧化硅、硅酸盐、碳酸盐）反应，形成的生成物（碱硅胶）容易吸 水膨胀。当膨胀压力超过硬化水泥浆的抗拉强度时，就会引起混凝土 开裂破坏。碱基料反应需要三个条件： I、有充分的水（包括混凝土中本身含有水和外部渗入的水）； II、混凝土中含碱量高（主要是NaOH、KOH，结构本身含有的和外部
• 溶解腐蚀
➢ 混凝土结构具有高粗糙度、多孔性、亲水性和高碱性特点，长期与环 境侵蚀性介质（例如地下水、河水和湖水）接触，就会造成混凝土中 的可溶性成分（例如Ca(OH)2）逐渐溶解。
➢ 水环境中另外一种溶解腐蚀来自于水中溶解的一些离子通过置换来形 成的，例如水中溶解的铵盐、镁盐可置换氢氧化钙中的钙，形成可溶 性或软体物。