桥梁及其腐蚀与防护解析

阴极反应（中性碱性水膜中）：O2+ H2O + 4e 4—
阴极反应（弱酸性水膜，酸雨中）：O2 + 4 4e 2H2O
阳极反应： 的形式）
22e（或写成金属离子水化物
2.1.1、大气腐蚀的机理
实际中，由于腐蚀开始后有锈蚀产物的存在， 它对锈层下基体钢材的离子化起氧化剂的作用， 在湿润大气下电化学腐蚀反应机理大致如下： 阴极反应发生在3O4界面： 6 + 2e→23O4 + 2H2O + 2 阳极反应发生在金属3O4界面：
2.1.3、大气腐蚀的影响因素
2： （1）2 → 3 → H24 （2）与作用 → 4（易溶于水）→ H24 ： 氯离子随氯化物颗粒沉积在金属表面的水膜中，同时 其也具有吸湿作用，会将大气中的湿气吸纳与金属表 面，大大增强表面水膜电解质导电性。同时，氯离子 自身对钢铁和混凝土的侵蚀性也非常高。
2.1.3、大气腐蚀的影响因素
日本曾统计过104所悬索断桥事故，其中 有23例与钢材的质量与腐蚀问题有关
事故原因 载荷及交 自然灾害 通事故
腐蚀
材料不良
其他
数量
37
35
19
4
9
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
桥梁承受着交变载荷,长期暴露在自然环 境中,桥梁的钢结构及混凝土结构都会受 到环境介质的腐蚀。
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
桥梁的腐蚀与防护
目录
1、桥梁简介 2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理 3、桥梁的腐蚀防护
1、桥梁简介
桥梁是铁路、公路、管线或渠道跨 越河流、海峡、山谷或其他障碍的空中 建筑物。即空中的道路，是整个道路系 统中的重要节点。
1.1、桥梁的起源
远古时期开始，人类活动的地方就有了 桥梁
独木桥
天然石桥
桥梁工程中的腐蚀问题主要是指钢铁构件和混 凝土的腐蚀,其中混凝土的腐蚀又包括混凝土 中钢筋的腐蚀及混凝土材料本身的腐蚀,混凝 土中钢筋的腐蚀与其它钢铁构件的腐蚀在机理 上是一致的。
2.1、大气腐蚀
一般情况下，桥梁的桥身，桥面所处的 腐蚀环境是大气环境
2.1.1、大气腐蚀的机理
大气腐蚀是金属处于表面水膜层下的电化学腐 蚀过程，表面水膜是空气中水分在金属表面吸 附凝聚而形成的。
按结构（最主要的分类方式）：梁桥、 拱桥、斜拉桥、悬索桥
1.2、桥梁的分类
梁桥：以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。 其构造简单，制造、架设和维修均较方便，广 泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够 经济
1.2、桥梁的分类
拱桥：指的是在竖直平面内以拱作为结构主要 承重构件的桥梁，承重结构主要承受轴向力， 没有弯矩或弯矩很小
特别是在一些环境质量恶劣的地区,如 大气污染严重的地区、水污染严重的地 区以及滨海、海洋环境中22等腐蚀性物 质含量增大,都会造成桥梁的严重腐蚀, 影响桥梁的结构安全性及使用寿命。因 此,桥梁的腐蚀与防护问题已经成为桥 梁工程及腐蚀与防护领域的重要研究课 题。
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
2001年，中国四川省的Байду номын сангаас宾小南门金沙江大桥 发生断裂
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
据现场勘查人员的报告，发现坍塌断裂之处露 出一层薄薄的钢筋网，悬吊的承重钢管中露出 了锈迹斑斑的钢缆。正是因为吊索钢丝的锈蚀 折断，造成了桥梁另断据现成场工三程节人员。说，让人不可思议
的是，那承重钢缆是装在钢管中且加 了防锈油的，怎么会生锈？
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
固体尘埃： （1）本身具有腐蚀性 （2）本身无腐蚀性，但能吸附腐蚀性物质，如碳层会 吸收2和水气 （3）本身腐蚀性和吸附性都没有，但会在金属表面形 成缝隙而凝聚水分，形成氧浓差电池。如砂粒
2.1.3、大气腐蚀的影响因素
此外，影响大气腐蚀的因素还有相对湿度、金属表面温度、金属 表面形态。 相对湿度：过高时，氧扩散困难；过低时，水膜难以形成；达到 某一临界值，腐蚀明显。 金属表面温度：金属表面温度比大气温度低时，表面才能凝结水 膜，即结露。所以气温高的地区和昼夜温差大的地区，腐蚀更严 重。 金属表面形态：粗糙的表面吸附性强，更易发生各种形态的腐蚀
22e 阴极反应实质为锈层内3+→2+的锈层还原反应。 硫化物，盐雾，酸雨及尘埃颗粒的存在，增强 了水膜电解质的导电性，加速了大气腐蚀
2.1.2、大气腐蚀的主要破坏形态
均匀腐蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀
2.1.3、大气腐蚀的影响因素
一、成分 大气的主要成分几乎是不变的，但不同地域的 大气中还含有一定量的二氧化硫，一氧化碳， 硫化氢，盐雾等物质。
1.2、桥梁的分类
斜拉桥：是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上 的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯 的梁体组合起来的一种结构体系。其可使梁体 内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量， 节省了材料。
1.2、桥梁的分类
悬索桥：指的是以通过索塔悬挂并锚固于桥两 端的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构 件的桥梁。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住， 在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成 组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。
2.1、大气腐蚀
设计防护方案时，往往根据环境条件来确定具 体方案： 热带/亚热带/温带/寒带 湿和区/湿热区/亚湿区/亚干燥区/干燥区 乡村大气/工业大气/海洋大气
2.2、水介质腐蚀
一般情况下，桥墩所处的腐蚀环境之 一是水环境
2.2、水介质腐蚀
海水中，腐蚀机理如下： 阴极反应：O2+ H2O + 4e 4 阳极反应： 22e 其机理与大气腐蚀相同，但与大气腐蚀 不同的是，这种反应在海水环境中是没 有阻滞性的。
1.1、桥梁的起源
后来，人们会用天然的植物藤蔓和人造 的麻绳开始造桥
原始索桥的大致结构
1.1、桥梁的起源
受到大自然天然结构的启发，加之石料 等材料的运用技术提高，人们开始自己 造拱桥，梁桥等各种桥梁。
1.2、桥梁的分类
按用途：铁路桥梁、公路桥梁、公铁两 用桥梁、立交桥、行人桥
按建材：钢桥、混凝土桥梁、结合梁桥、 混合梁桥、木桥（这里我们知道，建造 桥梁的材料主要为钢筋和混凝土）
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
自古至今，人们建造了无数的桥梁，它 们一方面给人类提供方便，另一方面自 身也经受巨大的损坏，需要进行维修， 甚至报废重建。
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理
损坏的原因主要归结为下列几点： 自然灾害 各类交通事故 桥梁材料的腐蚀 材料的制作不良
2、桥梁的腐蚀环境和腐蚀机理