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摘 要：介绍桥梁钢筋锈蚀的原因及防治办法，着重描述钢筋锈蚀造成混凝土病害的修复工艺及施工要点。
关键词：密实度；厚度；振捣；原材料；运输；锈蚀
中图分类号：U4
桥梁结构混凝土的表现病害是带有普通性的，由于表现病害的不断发展，最终将影响整座桥梁的使用寿命，甚至出现桥梁断板、坍榻。产生桥梁混凝土表观病害的一个重要的根源是钢筋锈蚀所致。
1 钢筋锈蚀机理分析
在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的强碱介质里（PH值在12--14之间）。钢筋在这种介质中表面形成钝化膜，可以抑制钢筋的腐蚀过程。但如果混凝土密实性不足或保护层太溥以要遭到破坏；或施工时掺入过量外加剂（食盐氯化钙等），游离的氯离子会破坏钝化膜，空气中的二氧化碳渗入混凝土内部降低了介质的强碱性，再加上外界条件的作用，同样破坏钝化膜，钢筋钝化膜破坏而锈蚀，这一过程称为钢筋去钝化。钢筋去钝化后，在水、氧具备的条件下，产生电化学反应。在阳极、铁释放电子，在阴极水中的溶解氧吸收电子，这样电子
由阳极不断流向阴级，产生腐蚀电流，在钢筋表面生成Fe（OH）2薄膜，进一步与水、氧结合氧化成铁锈Fe（oH）3。可见混凝土密实性不足和保护层太薄或遭到破坏是钢筋锈蚀的主要原因。
2 桥梁结构钢筋锈蚀的原因及影响
2.1钢筋产生锈蚀的原因
在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的强碱介质里（pH值在12～14之间）。钢筋在这种介质中，表面会形成钝化膜，可以抑制钢筋的腐蚀过程。因此，在一般情况下，钢筋受到
周围混凝土的保护，并不产生锈蚀。但如果混凝土密实性不足，或保护层太薄以至遭到破坏，或混凝土施工时掺入过限量的外加剂，再加上一定外界条件的作用，钢筋周围钝化膜将遭到局部破坏而发生锈蚀。
（1）钢筋锈蚀的机理。钢筋在水、氧具备的条件下，会产生下列电化学反应。
在阳极，铁释放电子e： Fe----Fe2++2e；
在阴极，水中的溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子OH-： O2+2H2O+4e-_____OH-；
电子由阳极不断流向阴极，产生腐蚀电流，在钢筋表面生成氢氧化亚铁薄膜，并与水、氧结合，生成氢氧化铁，即铁锈： 2e-+2H2O+ O2—2Fe （OH）2 ；2Fe （OH）2+H2O+1/2 O2—2 Fe （OH）3
（2）导致钢筋锈蚀的主要成因。
混凝土密实性不足和保护层太薄或遭到破坏，是导致钢筋锈蚀的主要原因。通常，在密实而完好的混凝土中，只有当空气相对湿度接近80%；或者在干湿交替的情况下（所处的干湿时间之比正好使混凝土达到特定的潮湿状态时），才会发现钢筋生锈。但当混凝土密实性不足，即混凝土的孔隙率越高，组织不均匀时，则空气中的二氧化碳容易渗入混凝土内部而引起中性化（或称碳化），使混凝土碱性降低，减弱对钢筋的保护作用，从而导致钢筋的锈蚀。
当钢筋有足够厚度的保护层时，钢筋受到保护而不易生锈。然而，当保护层太薄时，在使用期间里，混凝土的碳化深度很容易达到钢筋的范围。同样使钢筋周围失去碱性，钝化膜局部破坏。当混凝土处于一定的潮湿状态时，钢筋就易于受到锈蚀。
保护层破坏而引起钢筋锈蚀，则是比较常见的。钢筋混凝土构件在施工或使用过程中，往往会出现各种表层缺陷，如蜂窝、掉角、剥离露筋、裂缝等。由于这些缺陷，往往使钢筋直接暴露在外界条件之下而发生锈蚀。在露天、潮湿环境和干湿交替等条件下，失去保护的钢筋的锈蚀速度更快。
由此可见，钢筋生锈的主要原因是混凝土的密实性不够和钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。
（3）钢筋锈蚀的其它原因。
海洋环境、大气中的酸性气体以及潮湿环境等，都是促使钢筋锈蚀的客观原因。处于海洋环境中的钢筋混凝土结构物，其水上部位尤其是经常受浪花溅湿的地方，由于海水的溅湿或吸收大气中含有盐分的水气，在水分蒸发后，使盐分不断积聚，提高了混凝土的导电性质和钢筋周围氯离子的浓度，引起钢筋钝化膜的破坏，加快了钢筋的锈蚀，使钢筋更容易生锈。
若工业区的大气中存有酸性气体，诸如二氧化硫、氯化氢、氯气等，同样能被混凝土吸收而氢氧化钙相结合，从而使混凝土的碱性急剧下降。混凝土一旦失去了天赋的碱性，则对钢筋不再起钝化作用。当混凝土处于一定的潮湿环境时，钢筋便发生锈蚀。
（4）结构产生裂缝，加速钢筋锈蚀钢筋混凝土桥梁构件产生裂缝将会加速钢筋锈蚀的进程。处于水、氧、二氧化碳或氯离子等环境介质的混凝土，一旦出现裂缝而且宽度超过一定的界限时，这些介质就会通过裂缝顺畅地达到裂缝的钢筋表面。如果二氧化碳侵入，将使钢筋周围的混凝土碳化，碱性降低，使钢筋失去碱性保护。如果氯离子侵入并达到一定浓度后，将引起钢筋钝化膜的破坏。在水、氧具备的条件下，都会引起钢筋锈蚀。可见，裂缝对钢筋锈蚀起着促进的作用。
2.2钢筋锈蚀对结构产生的影响
钢筋锈蚀对混凝土桥梁结构强度的影响很大，主要表现在：
（1）钢筋锈蚀而引起体积膨胀（约为原来的2.5），从而使混凝土产生剥离、开裂，破坏了混凝土的受力性能，降低了材料的耐久性能，影响桥梁的使用寿命。
（2）削弱钢筋的受力断面。特别是高强钢丝的表面积大而断面小，锈蚀对受力的危害甚大。
（3）铁锈层及其引起的混凝土裂缝（主要是沿钢筋纵向的裂缝），削弱了钢筋（抗拉抗剪）和混凝土（抗压）的共同作用。
3 桥梁结构钢筋锈蚀的防治
提高混凝土的密实性，一般方法是控制水灰比，使其不超过规范规定的最大值。在混凝土中掺入适量粉煤灰，矿渣粉等细集料，同时要适当延长拌和时间。要加强混凝土的振捣，特别是钢筋密集部位或结构断面复杂部位，力争模板内的空气排除干净，避免内部出现空洞。提高混凝土保护层的密实度和厚度，使其符合设计要求；当设计无具体要求时，不应小于受力钢筋的直径。
保护层混凝土避免漏振，振捣不实等，避免钢筋骨架走动，出现露筋现象。结构混凝土浇筑完成后，要及时覆盖和养护，避免日晒风吹使得混凝土表面急刷收缩出现网状裂纹。
合理选用水泥品种和其他原材料，受海水、矿物水、工业废水等侵蚀的混凝土，优先采用矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。配制混凝土时要严格控制原材料，骨料不能采用海产骨料，拌和用水不能采用海水或氯离子含量高的水，若确需有用应进行技术处理。钢筋运输，存放应避免锈蚀、污染。露天堆放时，应垫高并加遮盖。外表有严重锈蚀、麻坑、裂纹夹砂和夹层等缺陷时，要剔除不得使用。
如果钢筋用于受严重腐蚀处于恶劣环境的桥梁结构中，应考虑采用阻锈剂涂抹钢筋表面。阻锈剂采用比铁还原性强的离子化合物，目前一般采用亚硝酸钠或亚硝酸钙。
4桥梁结构钢筋锈蚀的预防措施
（1）提高混凝土的密实性。一般方法是控制混凝土的水灰比，使其不超过规范规定的最大允许值，并严格控制施工质量。桥梁混凝土结构，为保证混凝土的密实度和耐久性，其最大水灰比和最小水泥用量必须严格遵照设计规范。
（2）严格掌握规范要求。设计时采用足够的保护层厚度，并限制裂缝宽度，以符合规范要求。梁的主钢筋至梁底面的净距应不小于3cm，但为了有效地增加内力偶臂和防止保护层剥落，故保护层又不宜大于5 cm，侧向净保护层应不小于215 cm。
（3）合理选用水泥品种。在施工过程中合理选用水泥品种，不宜采用掺入大量混合料的水泥，因为这些水泥的碱性太低。
参考文献：
[1]吴顺.公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法 [J].山西建筑， 2012. 27
关键词：密实度；厚度；振捣；原材料；运输；锈蚀
中图分类号：U4
桥梁结构混凝土的表现病害是带有普通性的，由于表现病害的不断发展，最终将影响整座桥梁的使用寿命，甚至出现桥梁断板、坍榻。产生桥梁混凝土表观病害的一个重要的根源是钢筋锈蚀所致。
1 钢筋锈蚀机理分析
在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的强碱介质里（PH值在12--14之间）。钢筋在这种介质中表面形成钝化膜，可以抑制钢筋的腐蚀过程。但如果混凝土密实性不足或保护层太溥以要遭到破坏；或施工时掺入过量外加剂（食盐氯化钙等），游离的氯离子会破坏钝化膜，空气中的二氧化碳渗入混凝土内部降低了介质的强碱性，再加上外界条件的作用，同样破坏钝化膜，钢筋钝化膜破坏而锈蚀，这一过程称为钢筋去钝化。钢筋去钝化后，在水、氧具备的条件下，产生电化学反应。在阳极、铁释放电子，在阴极水中的溶解氧吸收电子，这样电子
由阳极不断流向阴级，产生腐蚀电流，在钢筋表面生成Fe（OH）2薄膜，进一步与水、氧结合氧化成铁锈Fe（oH）3。可见混凝土密实性不足和保护层太薄或遭到破坏是钢筋锈蚀的主要原因。
2 桥梁结构钢筋锈蚀的原因及影响
2.1钢筋产生锈蚀的原因
在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的强碱介质里（pH值在12～14之间）。钢筋在这种介质中，表面会形成钝化膜，可以抑制钢筋的腐蚀过程。因此，在一般情况下，钢筋受到
周围混凝土的保护，并不产生锈蚀。但如果混凝土密实性不足，或保护层太薄以至遭到破坏，或混凝土施工时掺入过限量的外加剂，再加上一定外界条件的作用，钢筋周围钝化膜将遭到局部破坏而发生锈蚀。
（1）钢筋锈蚀的机理。钢筋在水、氧具备的条件下，会产生下列电化学反应。
在阳极，铁释放电子e： Fe----Fe2++2e；
在阴极，水中的溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子OH-： O2+2H2O+4e-_____OH-；
电子由阳极不断流向阴极，产生腐蚀电流，在钢筋表面生成氢氧化亚铁薄膜，并与水、氧结合，生成氢氧化铁，即铁锈： 2e-+2H2O+ O2—2Fe （OH）2 ；2Fe （OH）2+H2O+1/2 O2—2 Fe （OH）3
（2）导致钢筋锈蚀的主要成因。
混凝土密实性不足和保护层太薄或遭到破坏，是导致钢筋锈蚀的主要原因。通常，在密实而完好的混凝土中，只有当空气相对湿度接近80%；或者在干湿交替的情况下（所处的干湿时间之比正好使混凝土达到特定的潮湿状态时），才会发现钢筋生锈。但当混凝土密实性不足，即混凝土的孔隙率越高，组织不均匀时，则空气中的二氧化碳容易渗入混凝土内部而引起中性化（或称碳化），使混凝土碱性降低，减弱对钢筋的保护作用，从而导致钢筋的锈蚀。
当钢筋有足够厚度的保护层时，钢筋受到保护而不易生锈。然而，当保护层太薄时，在使用期间里，混凝土的碳化深度很容易达到钢筋的范围。同样使钢筋周围失去碱性，钝化膜局部破坏。当混凝土处于一定的潮湿状态时，钢筋就易于受到锈蚀。
保护层破坏而引起钢筋锈蚀，则是比较常见的。钢筋混凝土构件在施工或使用过程中，往往会出现各种表层缺陷，如蜂窝、掉角、剥离露筋、裂缝等。由于这些缺陷，往往使钢筋直接暴露在外界条件之下而发生锈蚀。在露天、潮湿环境和干湿交替等条件下，失去保护的钢筋的锈蚀速度更快。
由此可见，钢筋生锈的主要原因是混凝土的密实性不够和钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。
（3）钢筋锈蚀的其它原因。
海洋环境、大气中的酸性气体以及潮湿环境等，都是促使钢筋锈蚀的客观原因。处于海洋环境中的钢筋混凝土结构物，其水上部位尤其是经常受浪花溅湿的地方，由于海水的溅湿或吸收大气中含有盐分的水气，在水分蒸发后，使盐分不断积聚，提高了混凝土的导电性质和钢筋周围氯离子的浓度，引起钢筋钝化膜的破坏，加快了钢筋的锈蚀，使钢筋更容易生锈。
若工业区的大气中存有酸性气体，诸如二氧化硫、氯化氢、氯气等，同样能被混凝土吸收而氢氧化钙相结合，从而使混凝土的碱性急剧下降。混凝土一旦失去了天赋的碱性，则对钢筋不再起钝化作用。当混凝土处于一定的潮湿环境时，钢筋便发生锈蚀。
（4）结构产生裂缝，加速钢筋锈蚀钢筋混凝土桥梁构件产生裂缝将会加速钢筋锈蚀的进程。处于水、氧、二氧化碳或氯离子等环境介质的混凝土，一旦出现裂缝而且宽度超过一定的界限时，这些介质就会通过裂缝顺畅地达到裂缝的钢筋表面。如果二氧化碳侵入，将使钢筋周围的混凝土碳化，碱性降低，使钢筋失去碱性保护。如果氯离子侵入并达到一定浓度后，将引起钢筋钝化膜的破坏。在水、氧具备的条件下，都会引起钢筋锈蚀。可见，裂缝对钢筋锈蚀起着促进的作用。
2.2钢筋锈蚀对结构产生的影响
钢筋锈蚀对混凝土桥梁结构强度的影响很大，主要表现在：
（1）钢筋锈蚀而引起体积膨胀（约为原来的2.5），从而使混凝土产生剥离、开裂，破坏了混凝土的受力性能，降低了材料的耐久性能，影响桥梁的使用寿命。
（2）削弱钢筋的受力断面。特别是高强钢丝的表面积大而断面小，锈蚀对受力的危害甚大。
（3）铁锈层及其引起的混凝土裂缝（主要是沿钢筋纵向的裂缝），削弱了钢筋（抗拉抗剪）和混凝土（抗压）的共同作用。
3 桥梁结构钢筋锈蚀的防治
提高混凝土的密实性，一般方法是控制水灰比，使其不超过规范规定的最大值。在混凝土中掺入适量粉煤灰，矿渣粉等细集料，同时要适当延长拌和时间。要加强混凝土的振捣，特别是钢筋密集部位或结构断面复杂部位，力争模板内的空气排除干净，避免内部出现空洞。提高混凝土保护层的密实度和厚度，使其符合设计要求；当设计无具体要求时，不应小于受力钢筋的直径。
保护层混凝土避免漏振，振捣不实等，避免钢筋骨架走动，出现露筋现象。结构混凝土浇筑完成后，要及时覆盖和养护，避免日晒风吹使得混凝土表面急刷收缩出现网状裂纹。
合理选用水泥品种和其他原材料，受海水、矿物水、工业废水等侵蚀的混凝土，优先采用矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。配制混凝土时要严格控制原材料，骨料不能采用海产骨料，拌和用水不能采用海水或氯离子含量高的水，若确需有用应进行技术处理。钢筋运输，存放应避免锈蚀、污染。露天堆放时，应垫高并加遮盖。外表有严重锈蚀、麻坑、裂纹夹砂和夹层等缺陷时，要剔除不得使用。
如果钢筋用于受严重腐蚀处于恶劣环境的桥梁结构中，应考虑采用阻锈剂涂抹钢筋表面。阻锈剂采用比铁还原性强的离子化合物，目前一般采用亚硝酸钠或亚硝酸钙。
4桥梁结构钢筋锈蚀的预防措施
（1）提高混凝土的密实性。一般方法是控制混凝土的水灰比，使其不超过规范规定的最大允许值，并严格控制施工质量。桥梁混凝土结构，为保证混凝土的密实度和耐久性，其最大水灰比和最小水泥用量必须严格遵照设计规范。
（2）严格掌握规范要求。设计时采用足够的保护层厚度，并限制裂缝宽度，以符合规范要求。梁的主钢筋至梁底面的净距应不小于3cm，但为了有效地增加内力偶臂和防止保护层剥落，故保护层又不宜大于5 cm，侧向净保护层应不小于215 cm。
（3）合理选用水泥品种。在施工过程中合理选用水泥品种，不宜采用掺入大量混合料的水泥，因为这些水泥的碱性太低。
参考文献：
[1]吴顺.公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法 [J].山西建筑， 2012. 27