公路桥梁钢筋锈蚀原因分析及其防治方法探讨
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公路桥梁钢筋锈蚀原因分析及其防治方法探讨摘要:本文首先介绍了公路桥梁中钢筋锈蚀的主要原因,然后重点探讨了预防和处理的一些主要措施。
关键词:公路桥梁;钢筋锈蚀;原因分析;防治方法
中图分类号:k928文献标识码: a 文章编号:
钢筋严重锈蚀的原因就是雨、雪导致的电化学腐蚀,只要做好防护,使钢筋表面没有了产生电化学腐蚀过程的介质,钢筋不管是否穿过水,均不会产生严重锈蚀,因此钢筋在储存和运输过程中做好防护是至关重要的.
1公路桥梁钢筋锈蚀的原因分析
混凝土碳化引起钢筋腐蚀的实质是混凝土的中性化,导致混凝土的ph值降低,造成全部或部分钢筋表面钝化膜的破坏。
由于钢材材质和表面的非均质性,在钢筋表面的不同部位就会出现较大的电位差,形成阳极和阴极。
因此,在潮湿环境下,由于氧气和水的参与,钢筋就可以发生电化学反应。
在氧气和水的共同作用下,发生电化学反应,使钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水,钢筋逐渐被腐蚀,反应生成的氢氧化二铁进一步氧化形成铁锈,铁锈体积膨胀,将引起混凝土开裂.
氯离子侵入引起的钢筋腐蚀(1)局部酸化作用。
(c1-)与阴离子(oh-等)共存、并竞相被吸附时,cl-具有优先被吸附的趋势。
钢筋钝化层表面的cl-浓度远高于微孔水中cl-的平均浓度。
资料表明:cl-的局部酸化作用,钢筋表面阳极电解液的ph值被局部降低到
3.5左右。
(2)形成“活化-钝化”锈蚀原电池。
(c1-)半径小、活性大,常从膜结构的缺陷处渗进去将钝化膜击穿,直接与金属原子发生反应。
露出的金属便成了“活化-钝化”锈蚀电池的阳极。
这种小阳极、大阴极的锈蚀电池促成了所谓的小孔锈蚀,即坑蚀现象。
(3)催化剂作用。
氯离子在钢筋锈蚀过程中起到加速锈蚀进程的催化剂作用。
在氯离子的催化作用下,钢筋表面锈蚀微电池的阳极反应产物fe2+被及时地“搬运”出去,不堆积在阳极区域堆。
加速了钢筋的锈蚀。
在燃烧石化燃料时释放出的二氧化硫和氮的氧化物等污染气体。
当这些气体与空气中的水分结合,就形成酸,这种酸具有更强的腐蚀性,对水泥的酸化作用要严重得多。
调查数据显示,混凝土桥梁在腐蚀严重的地区,也就是沿海地区或者使用除冰剂的地区,而腐蚀最严重的地区是有盐同时又有酸雨、酸雪的地区。
实验资料表明,除冰剂和酸沉积对金属的联合腐蚀作用,应归咎与酸为腐蚀反应提供了可以被还原的氢离子。
可以想象,这种由酸性气体引起的酸沉积,最终会对混凝土产生不良的影响。
钢筋锈蚀严重的原因之一是穿水。
由于穿水钢筋由终轧机出口经过穿水后,温度由1200℃以上急剧降至600℃以下,甚至更低,使其生成的氧化膜比不穿水钢筋薄了许多,而较薄的氧化膜缩短了铁离子扩散到氧化膜表面的时间,加速了钢筋表面锈蚀的过程。
2钢筋腐蚀的危害
钢筋腐蚀一旦发生,钢筋的横截面积就会减少,这就导致混凝
土和钢筋之间的黏结力丧失。
在预应力混凝土中,钢绞线、高强钢丝和混凝土之间的黏结力处于临界状态,这种黏结力的丧失对预应力混凝土来说是非常严重的。
预应力混凝土依赖钢绞线的拉力来抵抗荷载作用,一个构件中哪怕只有少数几根钢绞线断裂,都可能造成灾难性后果。
另外,由于钢绞线在构件中处于高应力状态,且由于应力集中效应,一个小的腐蚀凹坑都足以导致钢绞线的突然断裂,且高应力状态下钢筋腐蚀的速度也更快些。
而普通钢筋则是逐步腐蚀直至断开。
因此预应力混凝土中钢筋的腐蚀断裂具有突发性和不可预见性,预应力混凝土桥梁的桥面防水、钢筋防腐问题也显得尤其重要。
3对腐蚀的表面处理方法
裸露的钢筋表面处理的主要内容包括除锈和控制钢材表面粗糙度,常用的除锈做法是采用手工工具、喷砂处理、化学剂处理等。
根据本桥梁工程的特点,对于台盖梁和墩柱顶外露钢筋采用手工除锈,质量就能够满足要求;对场外篷布覆盖堆放的钢材,由于本身表面锈蚀程度较轻,且分层次、分品种叠放,数量较大,若马上进行表面处理,不仅需动用吊车等机械,而且场地有限,工作量也相当大,势必得不偿失,故暂不给予除锈处理,待日后安装时再行专门的除锈处理。
4钢筋锈蚀的预防
预防锈蚀最简单的办法是不让生产钢筋穿水,但会使成本大幅度上升,既要生产英标穿水钢筋,又要防止锈蚀才是追求的目标。
(1)要防止钢筋锈蚀最好的办法就是防水。
由于承钢穿水钢筋主要是按英标生产的出口钢筋,大部分是在干燥的冬季生产,以减少严重腐蚀。
(2)借鉴涟钢、济钢在棒材生产中使用防锈剂的方法,立项研究两季使用防腐剂的措施。
3.1保证混凝土有足够的保护层厚度
混凝土的保护层阻止外界腐蚀介质的渗入,保护效果与保护层厚度有密切关系。
适当加大保护层厚度是提高结构耐久性、延长结构寿命的重要措施。
我国最新制定的gbj50010—2002《混凝土结构设计规范》对混凝土最小保护层厚度的要求有很多改进,扩展了对不同使用环境的要求。
3.2提高混凝土的密实度和抗渗性
混凝土致密性越高,允许水分和盐份的渗入量就越小,冻害和结晶等危害就较低,光滑的表面也非常有助于防止冻融、结晶等物理损害。
提高混凝土致密性的首要方法是严格控制水灰比,加入适量减水剂可以在不降低和易性的基础上减少用水量,降低孔隙率,从而提高致密性。
添加适量膨胀剂可以防止水泥水化过程中收缩形成裂纹,提高混凝土抗渗性
3.3涂料防腐
(1)双组份环氧涂料环氧涂料对混凝土底材渗透性好、附着力强、耐水耐碱性能好。
常用做混凝土桥梁的防腐底漆。
传统的环氧涂料为溶剂型或无溶剂型环氧涂料。
根据施工环境的不同,可以选用普通环氧涂料、湿面施工涂料和水下施工涂料。
近年来国内外开
始推广使用水性双组份环氧涂料,它具有voc含量低、气味和毒性小、不燃不爆、施工工艺简单、使用安全方便的特点,漆膜对混凝土附着力较溶剂型环氧涂料更强,防腐性能与传统溶剂型涂料相当,在国内外桥梁、隧道、地铁、防空等工程中用量逐年增加。
(2)乙烯类涂料高氯化聚乙烯涂料、氯磺化聚乙烯涂料由于具有优异的防水防渗透性、耐酸碱性能和优良的耐候性,经常用做桥梁面漆。
(3)丙烯酸涂料丙烯酸类涂料耐候性优异、耐碱性良好,也常用于桥梁面漆。
丙烯酸乳胶漆具有无毒无味、无燃爆危险、施工安全方便,干燥快、施工效率高,漆膜耐候性优异的优点,近年来在新建混凝土桥梁的防护和装饰涂装、旧桥梁维修中广泛采用。
(4)聚氨酯涂料双组份丙烯酸聚氨酯涂料是长效桥梁面漆的常用选择,凭借其优良的机械强度、抗渗透、防腐蚀性能,优异的耐候性,用于混凝土桥梁,可以达到15年以上的防护期效。
(5)氟碳漆由于氟碳树脂极强的物理化学稳定性,氟碳漆具有优异的耐酸碱和耐候性,可以安全使用20年以上,是近年来高性能桥梁涂料的发展方向。
较高的成本限制了其推广,但由于它可以成倍地延长涂层使用寿命,从性能价格比考虑,氟碳漆仍具有优势。
(6)喷涂聚脲弹性体(spua)spua是近年来刚兴起的新型环保型涂料和涂装技术。
它可以快速喷涂,涂层在几秒到几分钟内固化,对环境温度和湿度要求不高,漆膜具有优异的力学性能,弹性好、机械强度高,可以耐冷热交替、化学腐蚀,耐候性好。
虽然价格较
一般涂料高,但从施工效率和长期防护性能考虑,仍具有较强的竞争力。
结语
针对新建钢筋混凝土桥梁,钢筋锈蚀的防护应建立在“预防性防护”的基础上。
采用的措施以预防为主,所采用的措施在设计年限内能够有效防护。
既有钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀防治,多集中在钢筋锈蚀恢复性措施上,但更主要的是防止桥梁在以后的运营中继续发生钢筋锈蚀。
参考文献
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[2]惠云玲,李荣.混凝土基本构件钢筋锈蚀前后性能试验研究[j].工业建筑,1997,(6):14-18.
[3]洪乃丰,“中国第八届表面保护技术暨第二次三峡工程防腐技术交流会”论文集,p15-20.。