桥梁结构腐蚀机理及防护发展趋势
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桥梁结构腐蚀机理及防护发展趋势摘要:目前国内外桥梁腐蚀问题严重。
本文对我国桥梁在不同环境下的病害成因、机理、病害类别等进行了系统的分析研究,并对目前的防护方法进行了归纳总结,提出了桥梁防护发展趋势。
关键词:桥梁、腐蚀机理、防护、趋势Abstract: at present, the domestic and foreign bridge corrosion problems serious. This paper discusses the bridge in different environment of the disease causes, mechanism, and the disease in system category analysis and research on the current methods of protection has summarized, and puts forward the development trend of bridge protection.Keywords: Bridges, corrosion mechanism, protection and trends桥梁作为现代交通的重要组成部分,在推进经济建设、促进社会发展过程中起着重要作用。
然而一向被认为耐久性较好的钢筋混凝土桥梁结构,由于设计、施工、管理方面的原因,使得桥梁在使用若干年后,受环境作用,各种耐久性病害逐步显现出来,影响结构的安全和使用,亡羊补牢而付出的维修、加固费用极为高昂。
这在工业发达、大量基础设施修建已基本完成的西方国家尤为明显。
据统计,在西方发达国家,占建筑工业投资40%以上的份额被用于已有结构的维护与加固,而将不足60%的份额用于新结构的建设,这一现象已引起世界各国科技工作者和政府部门的高度重视。
在我国,服役桥梁大部分是建国以后兴建的,桥龄多在40年以内,但病害问题却日益严重,特别是50年代后期和60年代建造的桥梁,绝大多数由于环境的影响和长期超负荷的使用,出现了材料老化、破损、裂缝等现象,从而导致耐久性和承载能力降低,造成危、旧桥逐年增加,对行车安全的影响越来越大,使桥梁成为公路交通运输的“瓶颈”,严重影响了线路的畅通,并成为交通事故多发地点。
钢结构桥梁的防腐保护技术应用一、前言随着交通事业的发展,桥梁在交通领域中扮演着至关重要的角色。
而钢结构桥梁由于其优良的性能和高强度,越来越受到广泛的应用。
但是,钢结构桥梁在使用过程中容易受到腐蚀的影响,因此必须进行防腐保护。
本文将对钢结构桥梁的防腐保护技术进行详细的介绍。
二、钢结构桥梁腐蚀的原因1. 大气环境因素大气环境因素是钢结构桥梁腐蚀的主要原因之一。
大气中的氧气、水分和二氧化碳等物质可以与钢结构桥梁表面的金属发生化学反应,从而导致腐蚀。
2. 水环境因素水环境因素也是钢结构桥梁腐蚀的重要原因之一。
水中的氧气和其他化学物质会与钢结构桥梁表面的金属发生化学反应,导致腐蚀。
3. 其他因素除了大气环境和水环境因素外,还有一些其他因素也可能会导致钢结构桥梁腐蚀,如氯离子、硫化物、微生物等。
三、钢结构桥梁防腐保护技术1. 防腐涂料防腐涂料是目前应用最广泛的一种防腐保护技术。
防腐涂料能够形成一层保护膜,阻隔空气、水分和其他化学物质的接触,从而延缓钢结构桥梁的腐蚀速度。
2. 防腐电泳涂层防腐电泳涂层是一种新型的防腐保护技术。
通过电泳技术将防腐涂料溶解在水中,然后将钢结构桥梁浸泡在水中,利用电场作用使防腐涂料均匀地沉积在钢结构桥梁表面形成一层密封的防腐保护层。
3. 阴极保护阴极保护是一种通过施加外部电源,在钢结构桥梁表面形成一个电场,将钢结构桥梁表面作为阴极,从而降低钢结构桥梁表面的电位,减少腐蚀的发生。
4. 热浸镀锌热浸镀锌是一种将钢结构桥梁浸入熔融的锌中,利用化学反应将锌与钢结构桥梁表面的金属反应,形成一层厚实的锌层,从而形成一种抗腐蚀的保护层。
5. 不锈钢材料不锈钢材料具有优良的抗腐蚀性能,可以在大气中、水中等恶劣环境下长期使用。
因此,将不锈钢材料应用于钢结构桥梁的建设中,能够有效地防止腐蚀的发生。
四、结论钢结构桥梁的防腐保护技术是保证钢结构桥梁长期使用的重要保障。
在实际应用中,应根据不同的使用环境和要求选择不同的防腐保护技术,从而保证钢结构桥梁的安全、稳定、长期的使用。
这五个方面总结国内外桥梁钢结构防腐发展的历史沿革及防腐方法1.钢桥特点及腐蚀危害钢桥具有跨越能力大、强度高、建设速度快、施工期限短等特点。
1955年武汉长江大桥的建成使万里长江耸立起中国人民征服长江的第一座丰碑;近年来,随着国家基础设施建设速度的加快,大型钢结构桥梁不断涌现。
修建一座跨江或跨海的特大型钢桥,使用钢材的数量一般都在万吨甚至10万吨以上。
而腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳是使这种特大钢桥构件退出工作、寿命降低的重要原因之一。
在20世纪20~30年代欧洲和北美发达国家建造一些钢桥,因当时防腐技术不能提供长久的腐蚀保护,使得这些钢桥投入运营后腐蚀严重,即使进行定期的刷油漆维护也不能获得满意的保护,只得将这些钢桥降级使用或续建第二座桥,给国家造成巨大的经济损失;1967年美国东部快乐岬与诺加之间的一座铁桥,在使用40年后塌落于俄亥俄河中,使46人丧生,调查表明,倒塌原因系大气腐蚀造成的应力腐蚀开裂。
为此钢铁桥梁的腐蚀已引起各国的高度重视。
据1997年报道,武汉长江大桥每年投入维护费100多万元,但仍远远不够;腐蚀不仅浪费了大量的人力物力,也大大缩短了桥梁的使用年限。
桥梁钢结构的腐蚀防护日渐成为人们关注的课题。
只有在设计建造的同时,对其进行卓有成效的防腐,才能确保钢桥的长久寿命。
2.国内外桥梁钢结构防腐发展的历史沿革在欧洲和北美地区钢桥的防腐发展过程是:20世纪40年代为油漆防腐;50~70年代为重防腐涂料防腐、热浸锌防腐、火焰喷涂防腐、电弧喷涂防腐并存;80年代以后,随着电弧喷涂技术的发展,电弧喷涂防腐与火焰喷涂相比涂层与基体结合力高、生产效率高,因而得到广泛应用,初期大多为喷涂锌,现在电弧喷涂铝日渐成为防腐发展的趋势。
对环境污染严重的含重金属涂装底漆和大量有机挥发物的重防腐涂料基本不再在这些发达国家本土使用。
我国钢桥梁腐蚀到目前为止,仍集中采用刷油漆防腐。
建国50年来,钢桥梁防腐技术的变化也主要集中在对油漆的种类进行调整。
桥梁结构的耐腐蚀处理与保护桥梁是连接两个分离区域的重要交通设施,它们承载着车辆和行人的负荷,使得跨越河流、山谷和城市背景成为可能。
然而,由于桥梁暴露在恶劣的环境条件中,如大气中的氧气和湿度、氯化物和二氧化碳的存在,都会导致桥梁结构的腐蚀。
因此,桥梁结构的耐腐蚀处理与保护变得至关重要。
首先,理解桥梁结构如何受到腐蚀是关键。
腐蚀是一种逐渐侵蚀金属表面的过程,最常见的腐蚀类型是金属表面与外界环境发生化学反应。
例如,钢材常常被用于桥梁的建设,然而钢材容易受到湿氧气的侵蚀,从而产生锈蚀。
锈蚀不仅会减弱钢材的力学性能,还会导致桥梁的结构损坏。
因此,必须采取措施来延缓或阻止桥梁结构的腐蚀。
其次,桥梁结构的耐腐蚀处理与保护的方法多种多样。
一种常见的方法是使用防腐涂层。
这些特殊涂层可以阻挡湿氧气和其他环境中的化学物质与金属表面发生反应,从而减缓腐蚀的发生。
例如,一种常见的防腐涂层是环氧涂层,它可以有效地减少氧气的渗透,并提供耐候性和化学稳定性。
除了防腐涂层,还可以使用防腐漆和无机涂层等方法来保护桥梁结构。
除了防腐涂层,还可以采用电化学防腐方法来处理和保护桥梁结构。
电化学防腐利用电流作用于金属表面来延缓腐蚀的发生。
最常见的电化学防腐方法是阴极保护。
在阴极保护中,金属结构表面附加一个外部电源,通过保护层将金属表面作为阴极,进而减少腐蚀的发生。
阴极保护不仅适用于新建的桥梁结构,也适用于已经存在的旧桥梁结构。
此外,桥梁结构的耐腐蚀处理与保护还需要结合桥梁的使用环境进行综合考虑。
例如,在海水环境中的桥梁结构需要采用特殊的防腐措施。
海洋环境富含盐分,会增加金属表面的腐蚀速度。
因此,为了保护这些桥梁结构,需要使用高性能的防腐涂层,如聚氨酯涂层或无机陶瓷涂层。
此外,定期的维护和检查也是保护桥梁结构免受腐蚀侵害的重要措施。
总之,桥梁结构的耐腐蚀处理与保护至关重要。
通过理解腐蚀的原理和影响因素,可以采取相应的措施来延缓或阻止桥梁结构的腐蚀。
桥梁防腐蚀技术桥梁是连接两地之间的重要交通纽带,承载着人们出行和物资运输的重任。
然而,由于外界环境的影响,桥梁常常遭受腐蚀侵害,导致桥梁寿命缩短、安全风险增加。
为了确保桥梁的稳定和持久使用,防腐蚀技术应运而生。
本文将探讨桥梁防腐蚀技术的重要性、常用技术手段以及未来的发展趋势。
一、桥梁防腐蚀技术的重要性桥梁的构造材料通常是钢结构,它容易受到水、氧气、化学物质等外界因素的侵蚀。
腐蚀会导致钢材的损坏和内部结构的破坏,从而使桥梁失去承载能力,甚至发生坍塌事故。
因此,桥梁防腐蚀技术的应用至关重要。
首先,桥梁防腐蚀技术可以延长桥梁的使用寿命。
通过采用合适的防腐蚀措施,可以减少桥梁受到外界侵蚀的程度,延缓桥梁的老化进程。
这不仅能够减少维修和更换的成本,还能够确保桥梁长期稳定地发挥其交通功能。
其次,桥梁防腐蚀技术对于维护交通安全至关重要。
桥梁通常承载着重要的交通流量,一旦发生腐蚀导致的桥梁事故,将会对交通运输系统产生严重影响,甚至导致人员伤亡。
因此,采用合适的桥梁防腐蚀技术,确保桥梁的结构安全和可靠性,对于保障交通安全具有重要意义。
二、常用的桥梁防腐蚀技术手段1. 防腐涂层技术防腐涂层是目前广泛应用于桥梁防腐蚀的一种技术手段。
涂层的选材和施工工艺对防腐效果具有重要影响。
常用的桥梁防腐涂层材料有环氧树脂、聚氨酯、聚酯等。
在施工过程中,需要注意涂层的厚度、涂层之间的附着力以及施工环境的湿度和温度等因素。
2. 防风防尘技术桥梁经常处于露天环境下,容易积累大量的灰尘和污垢。
长期积累的灰尘不仅会影响桥梁的美观,还会加速腐蚀的发生。
因此,进行定期的桥梁清洗是一项重要的防腐蚀技术。
清洗可以采用高压水枪、喷雾等方式,将桥梁表面的污垢彻底清除,保持桥梁的干净和光滑。
3. 防腐保护层技术防腐保护层技术是指在桥梁表面形成一层保护膜,以减少外界因素对桥梁的危害。
保护层可以采用热浸镀锌、热喷涂等方式进行。
这些工艺能够在桥梁表面形成一层坚固的耐腐蚀层,有效减少桥梁的腐蚀损伤。
桥梁建筑工程中的腐蚀问题研究近年来,随着城市化的不断发展,桥梁建筑工程在我国得到了广泛的应用。
在使用过程中,桥梁结构往往会面临腐蚀的问题。
腐蚀是桥梁建筑工程中普遍存在的一种现象,它不仅影响了桥梁的结构安全性和稳定性,还会导致工程质量下降、使用寿命缩短,给日常维护和管理带来了一定的困难。
研究桥梁建筑工程中的腐蚀问题对于提高桥梁工程的使用寿命和安全性具有重要意义。
一、腐蚀的原因桥梁工程中常见的腐蚀原因主要有以下几方面:1. 外界环境因素:如大气中的潮湿和含有酸碱性物质的空气、土壤中的水分和盐分等会对桥梁材料产生腐蚀作用,从而导致桥梁结构的腐蚀破坏。
2. 流体动力因素:例如当桥梁跨越水体时,水流的冲击力和侵蚀力对桥墩、桥梁下部结构的金属构件产生腐蚀影响。
3. 施工质量问题:当桥梁建设过程中,存在焊接接头、涂层材料等质量不良或不符合规范的问题,会导致桥梁结构发生腐蚀。
二、腐蚀的影响1. 结构安全性:桥梁结构的腐蚀破坏会导致构件的减弱,使其承载能力下降,进而影响桥梁的结构安全性。
2. 使用寿命缩短:桥梁材料在受到腐蚀作用后,其使用寿命会大大减少。
尤其是对于钢结构桥梁来说,腐蚀作用会导致钢管的腐蚀,使其内部产生锈蚀,进而导致桥梁渐渐失去使用价值。
3. 维护困难:腐蚀造成的损害一般是局部的,但修复和维护工作往往需要对整个桥梁结构进行干预,工程量较大,成本相对较高。
三、腐蚀防护措施针对桥梁建筑中的腐蚀问题,我们可以采取以下措施进行防护:1. 材料选择:在设计和选用桥梁材料时,应选择具有良好抗腐蚀性能的材料,如不锈钢、耐腐蚀型钢材等。
2. 表面涂层:采用适当的防腐涂料对桥梁结构的金属构件进行涂层,能够起到一定的保护作用。
3. 阳极保护:通过在金属结构表面施加外电位,使其成为阴极,从而防止腐蚀反应的发生。
4. 现场防护:加强桥梁的定期巡检和维护,及时清除污物和沉积物,确保桥梁结构的干燥和清洁。
桥梁工程中的腐蚀问题是一项需要重视的工作。
桥梁防腐技术桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,承载着车辆和行人的重量,因此其安全性和耐久性至关重要。
然而,桥梁在长时间的使用过程中,会受到环境因素的影响,例如大气中的氧化物、酸雨等会对桥梁结构造成腐蚀。
为了提高桥梁的使用寿命和安全性,防腐技术成为桥梁建设的重要环节。
一、防腐技术的意义桥梁的防腐技术具有重要意义。
首先,桥梁作为公共设施,其建设和维护费用巨大,延长桥梁的使用寿命可以减少资金投入。
其次,桥梁结构一旦受到严重腐蚀,其安全性将受到威胁,给交通运输带来风险和不便。
此外,桥梁修复和更换对交通繁忙地区的影响往往是巨大的,因此采取防腐技术,可以减少维修和更换的频率,降低修复所带来的负面影响。
二、传统的过去,桥梁防腐一般采用的是涂刷或喷涂防腐涂料的方法。
这种方法适用性广,操作简单。
涂料可以形成一层保护层,防止环境氧化物的侵蚀。
然而,由于涂料存在使用年限较短、易受外力和温度变化影响等问题,传统的涂料防腐技术已逐渐不能满足需求。
三、新型随着科技的进步,新型桥梁防腐技术不断涌现。
其中,最具代表性的是使用高性能复合材料进行桥梁防腐。
这种材料具有强度高、重量轻、耐腐蚀性好等优点,可以有效延长桥梁的使用寿命。
同时,复合材料具有良好的耐候性、耐紫外线、抗震性等特点,可以适应不同环境下的应力变化。
另外,还有一种新型防腐技术是使用防腐涂层。
这种涂层通常是由特殊的化学药品组成,可以形成一层坚固的防护层,有效隔绝外界的侵蚀。
常见的防腐涂层有环氧涂层、聚氨酯涂层等。
这些涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温等特点,可以提供长期的防护效果。
四、桥梁防腐工程实施过程桥梁防腐工程的实施包括准备工作、施工工序和质量验收等环节。
首先需要对桥梁的腐蚀程度进行评估,确定防腐材料的选择和施工方案。
然后进行清洁处理,包括清除油脂、锈迹、灰尘等杂质,确保涂层附着性良好。
接下来是进行底漆和上漆涂层的施工,采用专业设备和工艺进行,确保涂层的均匀性和耐久性。
桥梁设计中的抗腐蚀技术在现代交通体系中,桥梁作为重要的基础设施,发挥着连接地域、促进经济发展和保障人民出行安全的关键作用。
然而,由于桥梁长期暴露在各种恶劣的环境条件下,腐蚀问题成为了影响其安全性和耐久性的重要因素。
为了确保桥梁能够长期稳定地运行,抗腐蚀技术在桥梁设计中显得尤为重要。
一、桥梁腐蚀的原因桥梁腐蚀的原因多种多样,主要包括以下几个方面:1、环境因素桥梁所处的环境对其腐蚀程度有着显著的影响。
例如,在沿海地区,空气中富含的盐分和潮湿的气候会加速金属结构的腐蚀;在工业区域,大气中可能存在的各种化学污染物,如二氧化硫、氮氧化物等,会与桥梁表面发生化学反应,导致腐蚀;此外,温度、湿度的变化以及酸雨等极端天气条件也会加剧桥梁的腐蚀。
2、材料自身特性桥梁建设中使用的材料,如钢材、混凝土等,其自身的性质也会影响腐蚀的发生。
钢材在潮湿和有氧的环境中容易发生电化学腐蚀;混凝土虽然具有较好的耐久性,但在长期的使用过程中,可能会由于毛细作用吸收水分和有害离子,从而导致内部钢筋的腐蚀。
3、设计和施工缺陷不合理的桥梁设计和施工质量问题也会增加腐蚀的风险。
例如,结构的排水不畅会导致积水,加速腐蚀的发生;焊接不牢固、保护层厚度不足等施工缺陷会使金属结构更容易受到腐蚀介质的侵蚀。
二、常见的桥梁腐蚀类型1、钢材腐蚀钢材是桥梁结构中常用的材料之一,其腐蚀主要包括均匀腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀。
均匀腐蚀会使钢材的截面逐渐减小,降低其承载能力;点蚀则会在钢材表面形成局部的深坑,严重影响结构的完整性;缝隙腐蚀通常发生在连接件、焊缝等部位,由于缝隙内的溶液流动不畅,容易形成腐蚀环境。
2、混凝土腐蚀混凝土的腐蚀主要有碳化、氯离子侵蚀和硫酸盐侵蚀等。
碳化会使混凝土的碱性降低,破坏钢筋的钝化膜,导致钢筋锈蚀;氯离子的侵入会破坏钢筋表面的钝化膜,引发钢筋的电化学腐蚀;硫酸盐侵蚀会导致混凝土膨胀、开裂,降低其强度和耐久性。
3、预应力筋腐蚀预应力筋对于桥梁的承载能力至关重要,其腐蚀会严重影响桥梁的安全性。
桥梁结构腐蚀机理及防护发展趋势摘要:目前国内外桥梁腐蚀问题严重。
本文对我国桥梁在不同环境下的病害成因、机理、病害类别等进行了系统的分析研究,并对目前的防护方法进行了归纳总结,提出了桥梁防护发展趋势。
关键词:桥梁、腐蚀机理、防护、趋势Abstract: at present, the domestic and foreign bridge corrosion problems serious. This paper discusses the bridge in different environment of the disease causes, mechanism, and the disease in system category analysis and research on the current methods of protection has summarized, and puts forward the development trend of bridge protection.Keywords: Bridges, corrosion mechanism, protection and trends桥梁作为现代交通的重要组成部分,在推进经济建设、促进社会发展过程中起着重要作用。
然而一向被认为耐久性较好的钢筋混凝土桥梁结构,由于设计、施工、管理方面的原因,使得桥梁在使用若干年后,受环境作用,各种耐久性病害逐步显现出来,影响结构的安全和使用,亡羊补牢而付出的维修、加固费用极为高昂。
这在工业发达、大量基础设施修建已基本完成的西方国家尤为明显。
据统计,在西方发达国家,占建筑工业投资40%以上的份额被用于已有结构的维护与加固,而将不足60%的份额用于新结构的建设,这一现象已引起世界各国科技工作者和政府部门的高度重视。
在我国,服役桥梁大部分是建国以后兴建的,桥龄多在40年以内,但病害问题却日益严重,特别是50年代后期和60年代建造的桥梁,绝大多数由于环境的影响和长期超负荷的使用,出现了材料老化、破损、裂缝等现象,从而导致耐久性和承载能力降低,造成危、旧桥逐年增加,对行车安全的影响越来越大,使桥梁成为公路交通运输的“瓶颈”,严重影响了线路的畅通,并成为交通事故多发地点。
截至2000年底,我国通车的公路总里程为140.3万公里,其中各种各样桥梁共约240630座,累计近9655112延米,其中中、小跨径桥梁约占现有桥梁总数的94.2%(座数百分比)或56.3%(延米数),它们中的61.6%主要分布在技术标准低、通行能力差的公路上。
据不完全统计,截至2000年底,我国公路桥梁共查出危桥5176座,达186632延米。
我国铁路自1985~1994年用于整治桥梁病害的费用已达15亿元人民币。
由此可见,对目前国内外桥梁的腐蚀环境、病害成因、病害机理进行深入分析与研究,并预防病害、提出防护措施将具有重要意义。
本文对我国桥梁在不同环境下的病害成因、机理、病害类别等进行了系统的分析研究,并对目前的防护方法进行了归纳总结,提出了桥梁防护发展趋势。
一、不同使用环境下的桥梁的病害成因、腐蚀机理我国地域辽阔,从面到北跨越亚热带到寒带区段,具有海洋性气候、大陆性气候,本文根据不同的气候条件对桥梁腐蚀进行分类。
1海洋气候条件和大气腐蚀环境中国有超过1万km的海岸线,在这些地区建造有大量的钢结构、钢筋混凝土结构桥梁。
因此研究海洋性气候条件下的桥梁病害及其防护具有重要意义。
钢筋混凝土桥梁病害是一个复杂的问题,与混凝土原来的质量和工作环境有很大关系。
水泥胶浆的多孔性,它的化学与物理特性,低张力强度和脆性等是混凝土病害的关键因素。
混凝土原料的质量、设计的不完善和浇筑及养护过程中出现的问题也是病害产生的重要原因。
对于海洋环境条件下的大气腐蚀,桥梁的破坏最主要的是氯离子引起的钢筋锈蚀破坏。
除了氯离子引起钢筋锈蚀外,还要考虑冻融破坏、碳化等因素引起的桥梁病害。
正常情况下,钢筋周围的混凝土为高碱性,会在钢筋表面形成一层致密的钝化膜,它对钢筋具有很强的保护能力,使得钢筋不遭受腐蚀。
而当钢筋混凝土处于海洋气候环境时,来自于海雾中的具有极强穿透能力的氯离子会透过混凝土毛细孔到达钢筋表面。
当钢筋周围的混凝土液相中的氯离子含量达到临界值时,同时氧气和水通过混凝土结构中的毛细孔进入桥梁中的钢筋位置附近,钢筋钝化膜就会局部破坏,从而引起钢筋锈蚀。
钢筋腐蚀后,其腐蚀产物体积膨胀(约为钢筋体积的2-6倍)会导致混凝土结构性能的劣化,如混凝土顺钢筋开裂、“握裹力”下降与丧失、钢筋断面损失以及钢筋应力腐蚀断裂等,最终导致混凝土桥梁的破坏。
这种由于氯离子的侵入导致的钢筋锈蚀,从而引起混凝土桥梁的破坏,称为“盐害”。
当混凝土结构内部的相对湿度达到40%时,锈蚀开始。
相对湿度达到70%~80%时,锈蚀速度达到最大。
当相对湿度超过70%~80%或整个混凝土结构完全浸没在水里时,由于氧的供应量不足,因此锈蚀速度反而下降。
氯离子造成的钢筋混凝土结构的破坏是从内部钢筋锈蚀开始的,比较隐蔽,不易发现,初期在混凝土表面形成点状或块状锈斑,而后产生顺筋裂缝,混凝土涨裂脱落,发生严重的破坏。
根据以上机理,要从根本上防止钢筋锈蚀,必须破坏氯离子引起钢筋锈蚀发生的条件:阻止氯离子、氧气、水分任何一种成分的进入混凝土内部钢筋表面附近。
而对于氯离子已经引起腐蚀的混凝土桥梁,则必须先去除桥梁内部的氯离子,再破坏氯离子引起钢筋锈蚀发生的条件。
海洋环境下,在氯离子引起钢筋锈蚀的同时,通常伴随有碳化引起的钢筋腐蚀。
碳化反应主要是二氧化碳气体在混凝土孔隙和毛细管内扩散并溶解在液相中,生成碳酸,再与水泥中的石灰发生的中和反应。
由于混凝土中和后其PH≤9,当中和层抵达钢筋时,使存在于PH≥11.5环境中的钢筋钝化保护膜受到破坏,钢筋失去保护,以至发生锈蚀。
同时碳化反应也会加剧由于氯离子渗入而导致的锈蚀。
研究表明,海洋环境下,在“盐害”发生的同时,碳化对钢筋锈蚀的影响也是非常严重的。
由以上机理可知,阻止碳化的关键也是阻止CO2进入混凝土桥梁内部。
海洋环境下大气腐蚀时,桥梁的另外一种病害是冻融破坏。
海洋环境下空气中的湿度相对于一般环境下要高的多,因此这些水汽渗透进入桥梁混凝土的速度就大的多。
当混凝土内部孔隙处于饱水状态并遇到负温时,水分冻结,体积膨胀,导致孔隙的周壁上产生相当大的内部压力,产生难于恢复的塑性变形。
反复的冻融,使得孔隙逐次加大,冻结逐次加深,当作用在孔隙的拉应力超过混凝土强度时就开始出现微细裂缝。
随着冻融循环次数增多,裂缝逐渐扩展并连接起来,致使表面混凝土破坏,剥落,并逐渐发展到混凝土内部,混凝土内含水形式及含水程度对混凝土冻害的影响很大。
综上所述,虽然混凝土的腐蚀病害的产生有各种不同的腐蚀机理,但是混凝土的密实度,即腐蚀介质(或腐蚀产生的必要条件)的可渗入性,是决定是否产生腐蚀、腐蚀程度的关键因素。
2一般气候条件一般气候环境下,钢筋混凝土桥梁病害与海洋气候产生的病害的类型和机理相似。
混凝土的病害主要包括以下几类:钢筋锈蚀;碱骨料反应;冻融循环。
该环境下,钢筋的锈蚀仍然是主要的病害形式,撒除冰盐和碳化是引起桥梁钢筋锈蚀的主要原因。
但是由于氯离子浓度和空气中水的浓度相对于其它两种环境要小的多,钢筋的锈蚀速度要低于其它环境。
因此桥梁的使用寿命要远远长于其它两种环境,桥梁中碱骨料反应和冻融破坏引起桥梁破坏的可能性要比其它两种环境大的多。
各种因素导致桥梁的破坏机理和海洋环境下的破坏机理相同。
修补防护措施也基本相似。
3浪溅区和潮差区(直接暴露环境)该环境下,海水直接与桥梁接触。
浪溅区和潮差区处于干湿交替的环境中,供氧充分,相对于其它环境,桥梁受腐蚀的程度最大,速度最快,因此是海洋气候环境下桥梁病害最为严重的环境。
影响该环境下的桥梁病害的因素主要有以下五个:钢筋锈蚀、冻害、化学腐蚀、盐类结晶压力、海洋微生物作用。
另外,流水、波浪侵袭力的磨损与冲刷,加强了腐蚀介质的渗透力量;荷载作用下结构的应力状态给腐蚀破坏创造了方便的条件。
二、对桥梁腐蚀病害进行处理的表面防护材料与施工技术国内外的研究人员根据以上机理,对桥梁的病害(腐蚀)防护进行了大量的研究。
事实上目前对桥梁的防护主要包括两个部分:(1)对钢筋的防护;(2)对混凝土的防护。
对钢筋的防护方法主要有电化学除氯法、阴极保护法、电化学重碱法、使用阻锈剂等。
对混凝土的防护主要包括使用高性能混凝土或砂浆修补材料、在旧混凝土表面涂覆盖层。
1对钢筋的防护70年代美国将电化学除氯法应用于桥梁的病害的防治。
其处理原理主要是负离子(如氯离子)向阳极的移动,因此能在较短的时间内除掉混凝土内部的大部分氯离子。
由于该方法的原理和阴极保护法基本相似,因此国内外对该方法的研究逐渐转向阴极保护法。
目前国内外关于桥梁中钢筋的防护研究比较多的是阴极保护法。
阴极保护是向被保护金属表面通入足够的阴极电流使其阴极极化以减小或防止金属腐蚀的一种电化学防腐蚀保护技术。
2对混凝土的防护各种病害机理(氯离子渗透、碳化、冻融破坏、碱骨料反应、硫酸盐侵蚀)导致的混凝土病害表现在桥梁上时,是混凝土产生的裂缝。
因此对混凝土的防护主要是对混凝土桥梁中混凝土的裂缝进行修补防护。
传统的钢筋混凝土修补方法是采用局部打补丁修补,即在混凝土破坏部位凿除胀裂、剥落的混凝土,露出其中的钢筋并进行清理,再用新的优质混凝土或聚合物改性水泥砂浆修补恢复其原貌。
对钢筋混凝土结构采用局部打补丁修补往往效果很差或是无效的。
因为,即使修补材料的防腐蚀性能高,渗透性和导电率较低,修补混凝土与老混凝土之间的粘结良好,但是由于没有消除海洋环境中钢筋混凝土产生腐蚀的根本原因——混凝土中存在的氯离子、氧和湿气,因此这些有害物质仍有可能通过修补混凝土或原有混凝土的其它部位进入桥梁内部。
同时在未凿除的混凝土中仍然存在高浓度的氯离子,在这些区域腐蚀仍然进行。
最为主要的是采用局部修补后,形成了新的腐蚀电池,老混凝土中的钢筋成为腐蚀电池的阳极,修补混凝土中的钢筋成为腐蚀电池的阴极,加速了老混凝土中钢筋的腐蚀,结果造成修补混凝土周围的老混凝土很快破坏。
因此单一地采用打补丁修补法对海洋环境下的桥梁进行防护效果是不理想的。
目前在国内只是在桥梁局部病害(病害不严重区域且病害部位少、较小时)采用此方法对混凝土桥梁进行修补。
三、现有技术分析及发展趋势1钢筋混凝土桥梁病害的有效修复需要建立科学的整体设计和多种材料与技术优化钢筋混凝土桥梁的修复,通常并不是采用某一种材料进行修复就可以解决问题。
例如,如果不消除海洋环境中钢筋混凝土产生腐蚀的根本原因——混凝土中存在的氯离子、氧和湿气,这些有害物质仍有可能通过修补混凝土或原有混凝土的其它部位进入桥梁内部。