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探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是公路、铁路等交通基础设施的重要组成部分，它的安全性和可靠性直接关系到人民生命财产安全和国家经济发展。
由于长期风吹雨打和车辆的频繁行驶，钢结构桥梁常常会受到各种不同的病害影响。
对钢结构桥梁的常见病害及防护措施进行探讨是非常重要的。
一、常见病害1. 腐蚀病害腐蚀是钢结构桥梁最为常见的病害之一。
这是由于大气中的氧气、二氧化碳、水蒸气和酸性物质的存在，以及桥梁所处环境中的盐雾、化工废气等因素引起的。
当钢结构桥梁表面的保护层破损或受损时，这些有害物质会侵蚀钢材表面，造成钢材的腐蚀。
腐蚀病害会降低桥梁的承载能力，严重时可能导致桥梁的破坏甚至倒塌。
2. 疲劳病害疲劳病害是由于钢结构桥梁长期以来承受频繁的荷载交替作用，导致桥梁材料发生疲劳变形和开裂。
疲劳损伤通常发生在桥梁梁体和焊接接头等部位，而且通常不易察觉。
如果不及时修复，疲劳病害会导致桥梁的安全隐患，甚至可能引发严重事故。
3. 锈蚀病害钢结构桥梁常常会受到锈蚀的影响，特别是在潮湿的环境中更为明显。
当桥梁表面的涂层受损时，空气中的水分和氧气会与铁发生化学反应，形成氧化铁，即锈蚀。
长期的锈蚀会使桥梁的表面变得不平整，严重时甚至可能穿透钢材，导致桥梁结构的损坏。
4. 变形病害由于受力不均、温度变化和材料老化等原因，钢结构桥梁在使用过程中会出现变形。
这种变形不仅会影响桥梁的外观和舒适性，还会影响桥梁的使用性能和安全性。
及时发现并处理桥梁的变形病害是非常重要的。
二、防护措施1. 表面涂层为了防止钢结构桥梁受到腐蚀、锈蚀等病害的影响，可以在桥梁表面进行防护涂层处理。
这种处理方法不仅可以防止外界有害物质的侵蚀，还可以延长桥梁的使用寿命。
在选择涂层材料时，应该考虑桥梁所处的环境和其功能要求，并严格按照涂层施工规范进行操作，以确保涂层的质量和效果。
2. 定期检测为了及时发现和处理钢结构桥梁的各种病害，应该建立定期检测机制。
定期检测可以通过目视检查、无损检测等多种手段进行，对桥梁的表面、连接部位、焊接接头等进行全面和精细的检查，及时发现和修复病害点，确保桥梁的安全可靠性。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁作为重要的交通基础设施，承载着重要的交通运输任务。
由于长期使用和外部环境的影响，钢结构桥梁也会出现一些常见的病害。
本文将讨论一些常见的病害，并介绍相应的防护措施。
1. 腐蚀：钢结构桥梁暴露在大气中，容易受到氧气、水蒸气和酸雨等的侵蚀，从而发生腐蚀。
腐蚀不仅会导致钢结构在强度和刚度上的下降，还会导致桥梁的安全性降低。
针对腐蚀问题，可以采取以下防护措施：1.1. 表面涂装：通过将钢结构表面进行涂装，形成一层抵抗氧气、水蒸气和酸雨的保护层，延缓腐蚀的发生。
1.2. 防腐涂层：在表面涂装的基础上，加强涂层的耐腐蚀性能，延长钢结构的使用寿命。
1.3. 防腐漆：使用具有较高防腐性能的防腐漆进行表面涂装，提高防腐效果。
1.4. 外包装：对特殊环境下的桥梁，可以进行外包装，隔绝空气和水分侵蚀。
2. 疲劳：长期使用和受力会导致钢结构桥梁的疲劳损伤。
疲劳常常表现为钢结构表面的裂纹和变形。
为了防止疲劳损伤，可以采取以下防护措施：2.1. 加强监测：定期对钢结构进行监测，及时发现并修复裂纹，防止疲劳损伤的进一步扩展。
2.2. 增加结构强度：通过增加梁的截面面积或加强连接部位，提高钢结构的强度和刚度，降低受力引起的疲劳损伤风险。
2.3. 减少振动：通过采取减震装置等措施，降低桥梁受到外界振动的影响，减少疲劳损伤的发生。
3. 锈蚀引起的断裂：当桥梁发生腐蚀时，锈蚀会侵蚀钢材的表面，从而导致钢材的断裂。
为了防止锈蚀引起的断裂，可以采取以下防护措施：3.1. 定期维修：定期检查和修复出现锈蚀的部位，及时更换受损的钢材。
3.2. 增加防护层：在钢材的表面涂覆防腐涂层，增加抵抗锈蚀的能力。
3.3. 加强连接：加强桥梁的连接部位，降低断裂的风险。
4. 桥梁振动：桥梁在使用过程中会受到风、车辆通行等因素的作用，可能引起振动。
当振动幅度过大时，可能导致桥梁的破坏。
针对振动问题，可以采取以下防护措施：4.1. 加固措施：通过增加桥墩和墩柱的高度、增加桥梁横向支撑等加固措施，降低桥梁的振动风险。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施
钢结构桥梁是现代交通建设中常见的桥梁类型。
由于长期受到外界环境和运输荷载的
影响，钢结构桥梁容易出现各种病害。
本文将探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施。
1. 锈蚀：钢结构桥梁常受到大气、水分和化学物质的腐蚀，导致钢材表面生锈。
长
期下去，会损害桥梁的结构强度和稳定性。
应采取以下防护措施：定期进行表面清洗和除锈，涂刷防腐漆或涂层，增加防腐蚀涂层厚度，使用耐腐蚀材料等。
2. 疲劳：钢结构桥梁经常受到运输荷载的作用，受力循环次数较多，易于出现疲劳
破坏。
应采取以下防护措施：提高桥梁的疲劳强度设计，使用高强度材料，进行定期的疲
劳监测和评估，及时进行疲劳裂缝的修复和加固。
5. 热胀冷缩：钢结构桥梁在温度变化时，容易发生热胀冷缩现象。
应采取以下防护
措施：加强热胀冷缩计算和分析，使用伸缩缝或伸缩支座，合理设计桥面铺装结构，增加
桥梁的变形能力。
6. 风荷载：钢结构桥梁在受到风荷载作用时，容易发生结构振动，并可能导致破坏。
应采取以下防护措施：加强风荷载设计和风振分析，采用风阻抗装置和风振减振措施，提
高桥梁的抗风能力。
钢结构桥梁的常见病害主要有锈蚀、疲劳、腐蚀疲劳、塑性变形、热胀冷缩和风荷载。
为了防止和减轻这些病害的影响，需要加强钢结构桥梁的设计、监测和维护，并根据具体
情况采取相应的防护措施。
钢结构桥梁的抗腐蚀与防水设计钢结构桥梁是现代交通建设中常见的重要组成部分，其抗腐蚀与防水设计对于桥梁的安全运行和使用寿命有着重要影响。
本文将就钢结构桥梁的抗腐蚀与防水设计进行探讨，以提供相关设计方案和措施。
一、引言钢结构桥梁是在复杂多变的外界环境中运行的，往往会受到气候、水汽、酸碱和盐等物质侵蚀，对桥梁的结构和性能造成损害。
因此，抗腐蚀与防水设计成为了保证钢结构桥梁安全和延长使用寿命的关键。
二、抗腐蚀设计1. 选择合适的材料钢结构桥梁使用的是钢材，应选用抗腐蚀性能良好的材料，如耐候钢、不锈钢等。
这些材料具有耐腐蚀、耐候性好的特点，能够抵御氧化、腐蚀和侵蚀。
2. 表面处理在制造钢结构桥梁时，应对其进行表面处理，如防锈、喷涂等。
这样可以增加桥梁的防腐蚀能力，延缓钢材的氧化过程。
3. 防护层在设计阶段，可以增设防护层，如涂层或涂覆防护层。
涂层可以防止腐蚀介质直接接触钢结构，从而延长桥梁的使用寿命。
4. 电泳防腐技术电泳防腐技术是一种常用的钢结构防腐方法，通过电泳过程将防腐涂料均匀地附着在钢结构表面，形成一层保护膜，以达到抵抗腐蚀的目的。
三、防水设计1. 排水系统钢结构桥梁的防水设计需考虑排水系统，包括桥梁本身的排水和桥面的排水。
合理设计排水系统可保证雨水迅速排除，减少雨水对桥梁的侵蚀。
2. 导水设施在桥梁设计中，可以设置导水设施，如檐口、挡水板等，以引导水流远离桥梁结构，避免水的滞留和积聚，减少对桥梁的侵蚀作用。
3. 桥面防水层钢结构桥面应设置防水层，以阻止雨水渗入桥梁结构内部，避免腐蚀和损坏。
防水层可采用沥青、聚合物等材料，并应具备良好的附着力和耐久性。
四、综合设计1. 配套设施钢结构桥梁的抗腐蚀与防水设计不仅要考虑结构本身，还应考虑到其他配套设施的设计，如伸缩缝、防撞设施等。
这些设计能够降低外界因素对桥梁造成的损害。
2. 定期检测与维护为保证钢结构桥梁的抗腐蚀与防水效果，定期的检测与维护工作非常重要。
钢结构桥梁的防腐与维护钢结构桥梁是现代交通建设中常见的重要构件，它具有高强度、耐久性好等特点，但在实际使用过程中，往往会遇到防腐和维护方面的问题。
本文旨在探讨钢结构桥梁的防腐与维护方法，以保障桥梁的安全和寿命。
一、防腐处理方法为了避免钢结构桥梁受到腐蚀，需要采取一系列的防腐处理方法。
其中最常用的方法包括涂层防护、热镀锌和复合材料包覆等。
1. 涂层防护涂层防护是一种常见、有效的防腐方法。
通过在钢结构表面涂覆一层特殊的防腐涂料，可以减少外界的腐蚀因素对钢结构的损害。
常见的涂层防护材料包括环氧涂料、聚氨酯涂料等，这些涂料具有良好的抗腐蚀性能和长久的保护效果。
在涂层施工过程中，需要确保涂层的均匀性和完整性，以避免涂层存在漏涂或划伤等问题。
2. 热镀锌热镀锌是一种将钢结构浸渍在熔融的锌中，形成一层锌铁合金保护层的方法。
这种防腐方式可以有效地延长钢结构的使用寿命，并具有耐久性好的特点。
热镀锌防腐的关键在于控制好镀锌层的厚度和质量，以确保其具备优秀的防腐性能。
3. 复合材料包覆复合材料包覆是一种将具有防腐性能的材料覆盖在钢结构表面的方式。
比如，可以采用玻璃钢、聚合物混凝土等材料对钢结构进行包覆，以减少钢结构暴露在外部环境中的腐蚀风险。
复合材料包覆能够提供更坚固的保护层，并且对于某些特殊环境有着更好的适应性。
二、维护措施钢结构桥梁的维护对于保障其结构完整性和使用寿命至关重要。
在实际操作中，可以采取以下一些维护措施。
1. 定期检查定期检查是桥梁维护的基本手段之一。
通过对钢结构桥梁的定期检查，可以及时发现并修复潜在的腐蚀和损伤问题，以防止其进一步蔓延和破坏结构。
检查内容主要包括桥梁表面的涂层状况、连接件的松动和螺栓的锈蚀等方面。
2. 清洁保养定期对钢结构桥梁进行清洁保养，可以有效地延长其使用寿命。
清洁保养的目的是防止桥梁表面积存灰尘、污垢等杂质，避免这些杂质在湿润环境中形成腐蚀介质。
清洁保养过程中要注意避免使用酸碱性强的清洁剂，以免对钢结构造成损害。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是现代交通建设中经常使用的一种桥梁类型，它具有结构强度高、施工周期短、维护成本低等优点。
钢结构桥梁在使用过程中也会出现一些常见的病害问题，这些问题可能会对桥梁的安全性和使用寿命造成影响。
对钢结构桥梁的常见病害及防护措施进行深入探讨，对于提高桥梁的使用寿命和安全性具有重要意义。
一、常见病害（一）锈蚀钢结构桥梁锈蚀是其最为常见的病害之一。
在桥梁的使用过程中，受到氧气、水汽等外部介质的影响，钢结构桥梁的表面易受到氧化作用，产生锈蚀。
当锈蚀严重时，会减小钢材的截面积，导致桥梁承载能力下降，甚至出现断裂的情况。
（二）疲劳裂缝疲劳裂缝是由于桥梁长期受到交通荷载等外部作用，导致材料表面出现微小裂纹，并逐渐扩展形成的。
疲劳裂缝一旦形成，会对桥梁的结构强度和安全性造成较大威胁，如果得不到及时修复和加固，就会引发严重的事故。
（三）变形钢结构桥梁在使用过程中，受到温度变化、交通荷载等因素的影响，易发生变形。
桥梁的变形不仅会对行车安全造成隐患，还会加速桥梁的疲劳破坏，降低桥梁的使用寿命。
（四）腐蚀钢结构桥梁在潮湿的环境中易受到腐蚀。
水汽中的盐分等物质会对桥梁的表面产生腐蚀，导致钢材表面产生坑洼和破损，严重影响桥梁的整体美观和结构强度。
二、防护措施钢结构桥梁在施工完成后，可以对其进行防锈处理，常用的方法有喷涂防锈漆、热浸镀锌等。
这些方法可以有效地阻止氧化作用的发生，延缓桥梁的锈蚀速度，提高其使用寿命。
（二）定期检测钢结构桥梁的使用寿命是与其使用环境、荷载情况等因素密切相关的，为了及时发现和监测桥梁的病害情况，可以定期对桥梁进行检测。
常见的检测方法有超声波检测、磁粉检测等，这些方法可以有效地发现桥梁的内部和表面病害，为后续的维修提供参考依据。
（三）加固修复一旦发现桥梁存在疲劳裂缝、变形等情况，就需要及时进行加固修复。
加固方法有增加剪力墙、加装钢筋混凝土等，这些方法可以提高桥梁的整体结构强度，延长其使用寿命。
2008年第7期铁 道 建 筑Rail way Eng ineerin g文章编号:100321995(2008)0720021203钢桥的腐蚀及其防护措施探析程 军(西南交通大学峨眉校区机械工程系,四川峨眉山市 614202)摘要:阐述了钢结构桥梁腐蚀机理、腐蚀类型和钢材自身、大气环境、应力等影响因素;有针对性地提出了钢结构桥梁的各种有效的防腐蚀技术和管理措施。
关键词:钢桥 腐蚀 防护措施中图分类号:U44517+3 文献标识码:B收稿日期22;修回日期226作者简介程军(—),男,四川阆中人,讲师,工学硕士。
钢桥具有强度高、韧性好、制作方便、施工速度快、适用范围广等一系列优点,已广泛应用于铁路、公路及人行天桥。
由于钢桥长期暴露在自然环境中,同时承受着交变载荷,钢结构会受到环境介质的腐蚀,特别是在一些环境质量恶劣的地区,往往会造成钢结构桥梁的严重腐蚀,影响桥梁的结构安全性及使用寿命;因此钢桥的腐蚀与防护问题,历来是桥梁工程领域重要的研究课题之一。
1 钢结构桥梁的腐蚀机理及主要类型111 腐蚀机理桥梁钢结构在常温下的腐蚀,主要是由于受空气中的水分和其他污染物的化学、电化学的作用而引起的腐蚀。
腐蚀过程在钢铁表面极薄的一层水膜下进行,当水膜溶入大气中的气体(如O 2,C O 2,S O 2,H 2S 等)、盐类、尘土及其他污染物,再加上生产制造、运输及使用过程中人为污染,提高了水膜的导电性而促进腐蚀过程加速,当金属表面形成连续的电解液层时,便形成电化学腐蚀过程。
整个过程金属都是作为阳极发生氧化反应而遭受到腐蚀,主要由以下三个环节组成:①在阳极铁失去电子变成金属离子进入溶液,F e 22eFe 2+;②电子由阳极流向阴极;③在阴极流来的电子被溶液中能吸收电子的物质接受生成还原物质(2H ++2e -H 2,O 2+2H 2O +4e -4OH -)。
三个环节中进行最慢的一个环节将决定整个腐蚀过程的速度[1]。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是公路、铁路等交通工程中常用的桥梁结构形式之一，由于其具有施工工期短、质量可靠、使用寿命长等优势，受到了广泛的应用。
由于其长期受到震动、风雨、温度等自然因素的影响，以及车辆荷载的作用，钢结构桥梁存在常见的病害问题。
本文将探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施。
钢结构桥梁的常见病害主要包括腐蚀、疲劳、变形等。
首先是腐蚀问题，钢结构桥梁长期暴露在大气中，容易受到氧气、水分、二氧化碳等气体的腐蚀作用。
特别是海洋环境中的桥梁，受到海水的腐蚀更为严重。
腐蚀会导致钢材表面产生锈蚀，进而破坏钢材的力学性能和结构完整性。
其次是疲劳问题，钢结构桥梁长期受到车辆荷载的作用，容易出现疲劳断裂。
疲劳断裂是由于循环载荷引起的应力集中和应力集中下的裂纹扩展，最终导致构件的失效。
由于钢材具有较大的热膨胀系数，桥梁在温度变化时会发生较大的变形，如果变形过大，会影响桥梁的正常使用。
针对钢结构桥梁的腐蚀问题，常见的防护措施包括防护涂层和防腐处理。
防护涂层是将一层涂料施加在钢结构表面，起到隔离气体和液体的作用，防止腐蚀的发生。
可以选择抗腐蚀性能好的涂料和防腐漆，增加防护涂层的寿命。
还可以对钢结构进行防腐处理，例如热浸镀锌、喷砂等方法，将防腐蚀层均匀施加在钢结构表面，提高其抵抗腐蚀的能力。
对于钢结构桥梁的疲劳问题，应采取合适的设计和施工措施。
在桥梁的设计过程中，需要考虑到实际运行荷载，合理选择材料，并采用适当的构造形式，避免应力集中和裂纹的产生。
在施工过程中，需要保证施工质量，特别是对于焊接缺陷的处理要严格控制。
定期对桥梁进行检测和维护，及时处理发现的疲劳问题，延长桥梁的使用寿命。
而针对钢结构桥梁的变形问题，一方面需要在设计过程中合理把握温度变形的预留量，避免变形过大。
对于已经发生的变形，可以采取调整和加固的方法进行处理。
例如通过调整支座位置，改变桥梁的刚度，使其恢复到设计位置。
可以对桥梁进行加固，例如在桥面上增加预应力钢筋，增强桥梁的承载能力。
浅谈钢筋混凝土桥梁腐蚀防护措施和方法一、前言现今，在国内外的基础设施建设中，钢筋混凝土结构已成为人们工程建设的首选。
桥梁作为重要的基础设施之一同样采用钢筋混凝土结构，原因在于，经过长期桥梁建设经验表明，钢筋混凝土结构具有耐久性的特点。
根据调查研究显示，采用混凝土结构的桥梁，其寿命一般在40到60年左右，基本符合桥梁建设的要求。
但是，令人堪忧的是，在某些特殊的情况下，桥梁的寿命就会大大缩减，比如在严重的腐蚀环境下，桥梁的寿命一般不会超过20年。
在此种现状的影响下，钢筋混凝土桥梁腐蚀防护工作已迫在眉睫，现已成为当今社会讨论研究的重要课题之一。
二、钢筋混凝土橋梁腐蚀的机理及其影响因素（一）钢筋生锈腐蚀的机理分析在桥梁建设后，引起钢筋生锈腐蚀的原因要么是氯离子引起的钢筋生锈腐蚀，要么是混凝土发生碳化作用导致钢筋被腐蚀。
众所周知，混凝土中含有大量的氢氧化钙，即熟石灰。
由于氢氧化钙是一种强碱，具有碱的通性，因此PH值很高，在桥梁建成后的一段时间内钢筋是不会发生生锈腐蚀现象的。
然而，长时间后，氯离子就逐渐开始发催化生作用，并且越来越强，在此状况下，混凝土的碱性就会下降，酸性就会上升，这会使得钢筋逐渐失去表面的钝化状态，从而出现生锈被腐蚀的现象。
那么，混凝土是如何发生碳化作用导致钢筋生锈腐蚀的呢？我们知道水泥中和水发生化学反应后，会产生大量的氢氧化钙。
此时，当空气中的二氧化碳进入混凝土后，就会与氢氧化钙发生化学反应，生成碳酸盐和水，所以混凝土的PH 值自然会下降，这就是混凝土的碳化反应，其化学反应式可表示为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。
根据化学反应式可以看出混凝土的碳化反应其实是混凝土中的化学物质与二氧化碳产生的化学腐蚀现象。
具体来讲就是，首先氢氧化钙与二氧化碳发生反应产生碳酸钙和水，在此过程中二氧化碳还会与水反应生成碳酸；然后碳酸与孔溶液中氢氧化钙反应后又会生成碳酸钙和水。
因此，在这一系列反应之后，混凝土的碱性变弱，酸性加强。
探讨钢结构桥梁的常见病害及防护措施钢结构桥梁是现代交通建设中常见的一种桥梁类型，具有承载能力强、建设周期短、经济高效等优点。
长期使用和自然环境的影响会导致钢结构桥梁出现一些常见的病害。
下面将探讨一些常见的病害及相应的防护措施。
1. 腐蚀：钢结构桥梁的主要病害之一是腐蚀。
腐蚀主要是由于大气中的氧气、水和腐蚀性物质侵入钢结构，导致钢材表面发生氧化反应。
腐蚀会降低钢材的强度和使用寿命，严重的情况下甚至会导致桥梁的倒塌。
防护措施：- 使用耐腐蚀性能好的钢材，如不锈钢等。
- 进行定期的防腐保护，如涂覆防腐涂层。
- 控制大气中的腐蚀性物质，如减少尾气排放、避免污染物直接接触桥梁表面。
- 注意桥梁的排水系统，及时清理积水。
2. 疲劳损伤：疲劳是钢材在交替荷载作用下发生的应力集中和应力腐蚀破坏，是桥梁长期使用后常见的病害之一。
疲劳损伤会导致钢材出现裂纹、变形和断裂等现象，影响桥梁的使用安全。
防护措施：- 进行结构合理设计，避免应力集中。
- 加强桥梁的检测和监测，及时发现潜在的裂纹。
- 加强桥梁的维护保养，及时修复或更换损坏部件。
- 减少车辆荷载，合理控制交通荷载。
3. 钢材锈蚀：长期使用后，钢材表面容易出现锈蚀现象。
钢材锈蚀会导致其机械性能降低、断裂风险增加，从而影响桥梁的安全性能。
防护措施：- 定期清洗桥梁表面，及时清除局部锈蚀。
- 进行表面处理，如喷涂防锈漆。
- 定期检测和修复钢材的锈蚀部位，防止腐蚀继续蔓延。
4. 桥面板腐蚀：钢结构桥梁的桥面板容易受到雨水、化学物质等的影响而发生腐蚀。
桥面板腐蚀会导致桥面安全性能下降、荷载能力降低。
防护措施：- 定期清洁桥面，及时清除污垢和化学物质沉积。
- 进行防腐涂层保护。
- 注意桥梁的排水系统，保证桥面水分排除。
钢结构桥梁常见病害有腐蚀、疲劳损伤、钢材锈蚀和桥面板腐蚀等，为了保证钢结构桥梁的长期安全使用，需要采取相应的防护措施。
这些防护措施包括使用耐腐蚀钢材、进行定期的防腐保护、进行结构合理设计、加强桥梁的检测和监测、减少车辆荷载、加强维护保养、定期清洗桥梁表面等。
钢桥的腐蚀及其防护措施探析这学期我们学习了钢桥这门课程，通过这一学期的学习，让我对钢桥这一桥型有了比较全面的了解，将对我毕业后参加工作产生重要的作用。
由于材质的原因，钢桥在具有一些混凝土梁桥没有的特性的同时，其防腐性能却不如混凝土梁桥，所以钢桥的防腐问题一直都是很值得研究的问题。
钢桥具有强度高、韧性好、制作方便、施工速度快、适用范围广等一系列优点,已广泛应用于铁路、公路及人行天桥。
由于钢桥长期暴露在自然环境中,同时承受着交变载荷,钢结构会受到环境介质的腐蚀,特别是在一些环境质量恶劣的地区,往往会造成钢结构桥梁的严重腐蚀,影响桥梁的结构安全性及使用寿命;因此钢桥的腐蚀与防护问题,历来是桥梁工程领域重要的研究课题之一。
1 钢结构桥梁的腐蚀机理及主要类型1.1 腐蚀机理桥梁钢结构在常温下的腐蚀,主要是由于受空气中的水分和其他污染物的化学、电化学的作用而引起的腐蚀。
腐蚀过程在钢铁表面极薄的一层水膜下进行,当水膜溶入大气中的气体(如O2 , CO2 , SO2 , H2 S等) 、盐类、尘土及其他污染物,再加上生产制造、运输及使用过程中人为污染,提高了水膜的导电性而促进腐蚀过程加速,当金属表面形成连续的电解液层时,便形成电化学腐蚀过程。
整个过程金属都是作为阳极发生氧化反应而遭受到腐蚀,主要由以下三个环节组成:①在阳极铁失去电子变成金属离子进入溶液, Fe22eFe2 + ; ②电子由阳极流向阴极; ③在阴极流来的电子被溶液中能吸收电子的物质接受生成还原物质(2H+ + 2e - H2 , O2 + 2H2O + 4e - 4OH- ) 。
三个环节中进行最慢的一个环节将决定整个腐蚀过程的速度[1 ] 。
在钢结构表面生成氢氧化亚铁薄膜,再与水、氧结合生成氢氧化铁,即铁锈。
铁锈具有吸湿性,能吸收大量水分,致使锈层体积膨胀,形成疏松结构,使腐蚀继续扩展到内部。
循环不停地进行,使腐蚀加剧。
1.2 腐蚀类型1.2.1 均匀腐蚀均匀腐蚀是相对局部腐蚀而言,是指在整个表面上发生均匀减薄的腐蚀。
均匀腐蚀是最常见的腐蚀形态,主要特征是腐蚀分布于整个金属表面,以相同的速度使金属整体厚度减薄。
均匀腐蚀虽然造成大量金属损失,由于腐蚀速度均匀,可以容易地进行预测和防护,只要进行严格的工程设计和采取合理的防腐蚀措施,钢结构一般不会发生突然性的腐蚀事故。
1.2.2 点蚀点蚀又称小孔腐蚀,其特征是在金属表面的局部地区,由于金属的选择性腐蚀出现向纵深处发展的腐蚀小孔而其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微。
点蚀的产生一般是由于C1 - 吸附在金属表面膜中某些缺陷处引起的,碳钢在含有Cl - 等活性阴离子的水中会发生点蚀。
如1995 年广东某斜拉桥拉索断裂,主要就是由于Cl -点蚀造成的。
1.2.3 缝隙腐蚀缝隙腐蚀是当金属部件在介质中,由于金属与金属、金属与非金属之间相连接时表面存在缝隙,使缝隙内介质处于滞留状态,引起缝隙内金属的加速腐蚀,主要发生在金属铆接、螺栓连接、螺钉接头、非金属材料的法兰垫圈与金属材料间等部位。
1.2.4 应力腐蚀应力腐蚀是金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的腐蚀破裂。
由于钢结构既要承受拉伸、压缩、弯曲和扭转等各种应力的作用,又要受到腐蚀介质的作用,所以其采用的低碳钢、低合金钢、高强钢等在水介质、CO2CO2 ,H2O 中极易发生应力腐蚀。
在腐蚀环境中,钢结构受力作用会使腐蚀加速,即在某一特定的介质中,钢结构在不受应力作用时腐蚀甚微,但是受到拉应力后,则引起钢材冷脆性能下降,经过一段时间构件会发生突然断裂。
由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆,因此容易造成灾难性的事故。
1.2.5 疲劳腐蚀金属材料在交变应力与腐蚀介质共同作用下产生的腐蚀,称为腐蚀疲劳。
腐蚀疲劳是不易被人们察觉而危害性甚大的腐蚀破坏形式之一,腐蚀过程中,交变应力和腐蚀相互促进,加速裂纹的扩展。
2. 影响钢结构桥梁腐蚀的主要因素从腐蚀机理看,钢结构桥梁的腐蚀与湿度、温度以及有害介质等环境因素有关,同时金属自身的组成也影响着钢结构在使用过程中的腐蚀进程。
实践表明,钢结构桥梁的腐蚀也与桥梁结构和施工工艺有关。
2.1 大气环境因素的影响1) 大气相对湿度。
当空气的相对湿度在60 %以下,钢铁表面没有足够的水分形成水膜,钢铁的腐蚀是很轻微的。
即使是潮湿的气体环境里在相对湿度较低的情况下腐蚀的速度依然很慢,只有当大气的相对湿度达到临界湿度时,由于水膜的形成,其腐蚀速度会快速增加,即使空气中只含有少量的侵蚀性介质,腐蚀影响也很大。
2) 环境温度。
环境温度影响金属表面水蒸气的凝聚及腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻等,从而影响钢材的腐蚀。
3) 大气中的有害气体。
在工业区大气中CO2 ,SO2 ,H2S ,NO2 ,NH3 ,Cl2 等气体含量增加,特别是SO2氧化成SO3 后与H2O 作用形成H2 SO4 ,对于不耐稀硫酸的铁锌等构件腐蚀更为严重。
4) 大气中的尘埃。
空气污染严重的环境,大气中会含有碳、碳化物、硫酸盐及其他盐类微粒,这些微粒部分溶于水膜,提高导电和酸度。
同时在金属表面具有毛细管凝聚作用,凝聚水分而造成腐蚀条件,如吸附的SO2 与水气冷凝后形成腐蚀性酸性溶液。
2.2 金属材料自身的内在因素影响钢结构使用的钢材都不是纯铁,比如碳钢中的渗碳体(Fe3C) ,它们的电极电位比金属本身的要正,则在大气环境中金属成为腐蚀电池的阳极而极易遭受破坏,另外晶间成分的差异也会导致的晶间腐蚀等。
2.3 桥梁钢结构的影响钢结构桥梁大部为拴焊结构,板与板之间存在着大小不同的缝隙。
缝隙间距在01025～011 mm内是缝隙腐蚀的敏感区间,发生缝隙腐蚀时,缝隙内部一般出现加速腐蚀,而缝隙外部腐蚀较轻,由于缝内贫氧,形成缝内外氧浓差电池。
缝内为阳极,且发生酸的自催化过程,因此造成缝内的加速腐蚀,腐蚀产生的体积膨胀,堆积在缝隙处使缝间距不断扩大,导致螺栓及缀板等出现锈胀变形现象在钢梁的角梢阴暗处,由于水、尘土和垃圾堆积,这些部位上部富氧,下部贫氧形成犷氧浓差电池,致使钢板发生腐蚀生锈。
垃圾、尘土中的有机物可加速钢板的电化学腐蚀,同时这些部位的细菌活动更恶化腐蚀环境,在同一介质中,有菌比无菌腐蚀速度快100倍[2 ] 。
2.4 桥梁交变应力作用影响钢桥承载使其常年处于腐蚀及交变应力的联合作用下,尤其是在钢桥梁的节点上,会产生较大的结构应力,应力不能自行消除,引起应力差电池腐蚀,危害性最大的腐蚀破坏一般就发生在节点上。
腐蚀疲劳是腐蚀和疲劳的叠加作用,腐蚀既会诱发裂纹,又能加速疲劳裂纹的扩展,甚至开裂。
3 钢结构桥梁的防腐措施3.1合理选用耐用钢结构材料选择耐腐蚀性能优于一般结构用钢的耐候钢。
最初发现的铜(01008 %～0149 %) 和磷(0101 %～0112 %)对钢的耐蚀性的效果显著,以后出现了著名的Corte 钢和世界各国的耐大气腐蚀钢。
工程实践中,耐候钢不涂装就可以使用,是极好的结构用材,并且可以将桥梁钢结构寿命期内的总费用降到最低。
目前我国现行生产的耐候钢主要有高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类。
高耐候结构钢耐腐蚀性要优于焊接结构钢,其按化学成分可以分为铜磷钢和铜磷铬镍钢, 有Q295GNH ,Q295GNHL ,Q345GNH ,Q345GNHL ,Q390GNH五种牌号。
焊接结构用耐候钢以保持钢材具有良好的焊接性能为特点,其适用厚度可达100 mm。
3.2 采取有效的防腐蚀方法根据钢结构的电化学腐蚀原理,必须消除产生腐蚀电池的各种条件,防止或破坏腐蚀电池的形成或阻滞阴阳极过程的进行。
同时防止电解溶液在金属表面沉降或凝结,防止各种腐蚀介质的污染,可以达到防止金属腐蚀的目的。
常用的钢结构防腐蚀方法有火焰喷涂、热浸镀、涂料涂装、电弧喷涂复合涂层等[3 ] 。
3.2.1 火焰喷涂防腐火焰喷涂是以氧—乙炔火焰来熔化锌、铝,再通过高压气体雾化到工件表面形成涂层。
在欧洲及北美的早期钢桥曾采用氧—乙炔火焰喷涂锌,取得了一定的防腐效果。
但由于其结合力低、生产效率低、质量不易控制等缺点,仅对钢桥长期积水、阴暗面和主要受力件进行防腐蚀,占钢桥梁总面积的百分比很小。
3.2.2 热浸镀防腐热镀锌的机理是在钢结构件表面形成一层致密的锌的镀层,在小型钢桥梁防腐蚀施工中广泛采用的是热浸镀锌。
将酸洗除锈后的钢铁工件浸入溶剂湿润后,再浸入480 ℃～520 ℃融化的锌液中,使钢构件表面附着一层锌液,经冷却形成镀层。
镀层完整时起隔绝腐蚀介质作用,镀层破损时起着牺牲阳极的阴极保护作用。
采用80μm 的镀锌涂层厚度,具有耐蚀性好,使用寿命长,且基本不用维护等优点,因而其应用越来越广泛。
针对钢桥的生产特点,热浸镀锌存在的主要问题是: ①不能在钢结构加工现场或建桥现场进行,只能在专用工厂进行,导致运输频繁;②不能对超过镀槽容积的大尺寸工件进行防腐蚀处理; ③对形状复杂的工件及焊缝、拐角和死角等处浸镀效果不好,锌层厚度不均匀; ④热浸锌镀层碰伤后,只能通过涂料涂装、电弧喷涂等其它方法进行局部修补。
3.2.3 涂料防腐蚀涂装目前涂料涂装是钢结构防腐的主要方法。
防腐涂料具有成本低、工艺简单、场地要求不严格等优点。
钢梁涂料涂装通常是由具有耐腐蚀、耐候性和施工性能好的底漆、中间漆和面漆组成的综合防腐蚀体系。
其防腐原理主要是机械屏蔽、钝化缓蚀作用及阴极保护的共同作用。
该技术的关键是除锈和涂料的选择。
优质的涂层依赖于彻底的表面预处理,在相同的涂层防护条件下,表面处理的差别可使涂层的使用寿命相差将近一半。
一般多用喷砂喷丸除锈,钢构件表面必须露出金属的光泽,并且除去所有的锈迹和油污,现场施工的涂层可用手工除锈。
涂料涂装最大的问题在于相对于钢梁的使用寿命来说,涂料涂层防腐蚀寿命偏短,通过合理设计和配套,涂料体系防腐蚀寿命一般在10 年左右,10 年以后就要面临首次维护涂装,以后每隔3～5 年就需要再次维护。
在已建成使用的钢梁表而除去浮锈和旧漆施工难度大,严重影响正常交通,费用高昂,清除下来的旧油漆、浮锈等还会对当地自然环境造成多次污染。
3.2.4 电弧喷涂复合涂层电弧喷涂是利用喷涂设备的电源发生装置使喷枪的两根金属分别带正、负电荷,并在喷枪交汇处起弧熔化,同时喷枪内压缩空气穿过电弧和熔化的熔滴使之雾化,并以一定速度喷射到预先准备好的喷砂表面形成涂层。
电弧喷涂锌、铝及其合金涂层一方面对钢结构起到机械封闭作用,另一方而也起到局部牺牲阳极的阴极保护作用。
在电弧喷涂涂层外表而制备底漆+中间漆+ 面漆的有机封闭涂层,就形成了电弧喷涂复合涂层,它综合了电弧喷涂和涂料涂装两种防腐蚀方法的优点: ①防腐蚀寿命长。
对喷涂金属、涂层厚度和底、中、面漆配套进行合理设计,可以确保各种腐蚀环境下钢结构30 年以上耐腐蚀寿命。
