刍议化学工程在防护桥梁钢筋锈蚀中的作用

1　锈蚀现象及其原因 1. 1　钢筋锈蚀的机理分析 对于桥梁钢筋它处于较为潮湿的环境当中，混凝土中的水分存在形式为饱和的氢氧化钙溶液，里面也会含有氢氧化钠和氢氧化钙，它的PH值为12．5，属于强碱，钢筋在这种强碱的环境中表面会生成钝化膜，它是水化氧化物，化学式为nFe3O3·mH2O，这种钝化膜可以保护钢筋不被进一步腐蚀，但是由于混凝土在多种因素作用下(比如碳化、氯离子侵蚀等)，混凝土的碱度会大大降低，当它的PH值小于9时，钢筋的钝化膜就会遭到破坏，呈活化态时，钢筋就容易腐蚀，它的腐蚀反应电化学机理是水分子存在时，铁电离子的阳极反应和溶液态氧还原的阴极反应，化学反应式如下。 阳极反应: 2Fe－4e－→2Fe2 + 阴极反应: O2+2H2O +4e－→4OH－ 另外，在锈蚀过程中电子会不断的从阳极向阴极流动，并产生锈蚀电流在钢筋表面生成一层较薄的经氧化亚铁薄膜，同时并和氧气、水相互作用生成铁锈，即经氧化铁。其过程用方程式表示如下。 1. 2　钢筋锈蚀的自然因素与工艺因素 (1)气候因素 我国领土幅员辽阔，沿海省市有十多个，这些省市受到较强的季风气候影响，自南向北依次划分为热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候。不仅如此，由于我国大部分沿海地区都处于中纬度地带，气候文化，因此在春冬两季其冷暖空气的交替活动较为活跃，尤其是在夏季梅雨之后，此类地区往往会有较长时间的伏旱天气，秋冬两季也会出现连续阴雨的气候与天气，这类天气将会对防护桥梁钢筋产生极为不良的影响，造成防护桥梁钢筋锈蚀。 (2)钢筋锈蚀的工艺因素分析 ①混凝土密实度不足 混凝土孔隙率高是导致混凝土密实度不足的主要原因，桥梁一般处于较为潮湿的环境当中，如果混凝土密实度较低，那么在空气中存在的大量氧气、水分、二氧化碳必然会通过混凝土空隙深入到混凝土内部，降低混凝土碱性，从而使得钢筋锈蚀问题的出现。 ②保护层较薄 桥梁钢筋保护层厚度不够，一旦混凝土在外界因素影响下发生碳化，那么必然会深入到钢筋范围内，使得钢筋碱性大量丢失，不利于钢筋保护作用的保持，锈蚀问题也更加容易出现。 ③钢筋保护层遭到破坏 一般而言，在混凝土的搅拌、浇筑、施工及养护过程当中，表层存在问题的现象屡见不鲜，如裂缝、开裂、掉角、露筋等问题，如果这些问题得不到恰当处理，钢筋处于外界环境下，在水分、氧气、二氧化碳等因素的共同影响与作用下，防护桥梁钢筋锈拙问题势必会难以控制。 2　桥梁结构钢筋锈蚀的预防和修复 2. 1　预防混凝土钢筋锈蚀 (1)混凝土材抖的选择 在某种程度上来说，化学工程在防护桥梁钢筋锈拙的作用上主要体现在混凝土材料选择上。通常，混凝土材料的劣化能与耐破坏能力是决定混凝土结构刚度与强度的重要指标，因此如何正确选用水泥品种对于保证工程质量非常关键，同时正确选用混凝土也是进行成本控制的关键点。另外，在混凝土材料的选用上，其粗细材料选择也要以前你重视，由于集料反应很容易导致混凝土结构出现问题，因此混凝土材料的选择必须要严加筛选与控制。 除此之外，混凝土骨料、砂石在选择上也要尽量确保其质量合格、技术指标达标，科学、正确选用方能够让混凝土结构耐久性得到提升。值得一提的是，混凝土拌合、用水、级配、养护、外加剂也至关重要，就混凝土外加剂来看，它本身应用就较为广泛，当前混凝土外加剂品种有百余种，不同的外加剂适用于不同的混凝土材料，因此是否能够合理选择外加剂，将会直接影响到钢筋防锈的水平与质量。 (2)严控设计与质量 从化学工程结构设计角度出发，严格控制化学工程设计与质量也能够有效提高防护桥梁钢筋的防锈能力。一般来说，防护桥梁钢筋耐久性设计的目的就在于提高混凝土的抗中性化能力、提高混凝土密实度，因此在选用混凝土时，级配以≥C25最佳。而一旦出现了氯离子腐蚀或大气腐蚀的问题，那么为确保钢筋耐久性，最好应在混凝土构件当中添加 钢筋阻锈剂，从而确保其耐久性达标。不仅如此，如果混凝土结构为预应力混凝土结构，其强度等级至少为C40，只有这样方可确保防护桥梁钢筋的质量。 (3)纳米防护液 一般混凝土在浇筑、施工、养护完毕之后，水分在充分发挥后呈现出多孔性的特征，其密实度主要结合所用水泥、砂浆、石子的不同配比，不过配比设置上稍有偏差，桥梁钢筋暴露后便会受到较为严重的腐蚀现象。 对此，可以通过涂刷纳米防护液的方式来对钢筋进行保护，将纳米防护液涂抹在钢筋表面，然后通过自组装能够形成一种纳米级的球状结晶养护层，对钢筋起到防蚀、防锈作用。不仅如此，纳米防护液还具有较强的渗透效果，一般能够渗入混凝土内部达8 mm。在经过光化学反应后，能够形成凝性胶状体封堵住混凝土结构中的毛细孔、缝隙等。此外，纳米防护液所形成的胶体经水分发挥后能够同混凝土何为一体，从整体上迅速提升混凝土表面结构的密实度，混凝土不会再出现风化、缝隙等问题，并变得更加密实、坚硬，这对于提高钢筋的使用寿命、防止锈蚀等问题具有良好的效果。 2. 2　处理修复混凝土钢筋锈蚀 (1)及时发现并处理锈蚀问题 通过大量实际调查，发现几乎在桥梁的各个部位均会不同程度的出现钢筋锈拙现象，尤其是在一些钢筋暴露、同水接触较为频繁的部位，例如桥面、伸缩缝、开裂部位等其锈拙现象更为严重。鉴于这一问题，在对混凝土钢筋进行修复时必须要首先清除其外部混凝土，然后再对钢筋进行防锈处理。较为常用的方法有高压水枪喷射法除锈、喷砂法除锈等，待除锈防锈工作完成之后然后才能够进行混凝土浇筑施工。需要注意的是，混凝土钢筋锈蚀修复由于外层较薄而无法立模时，可以通过喷射浇筑的方式提高其强度。 (2)处理锈蚀要按照一定的步骤进行 修复防护桥梁钢筋锈拙，首先要彻底清除损坏、脱落、剥裂的钢筋及锈蚀物，当钢筋全部暴露出来之后利用各种工具，如喷砂枪进行清除、处理。然后，当钢筋除锈工作完成之后利用环氧胶液等粘结喷涂至钢筋表面，最后再浇筑混凝土，条件允许的情况下还可以利用环氧砂浆、混凝土等防腐材料加以处理，确保钢筋良好的耐久性。 3　结语 总而言之，钢结构桥梁具有众多优点，投资小、强度高、观赏性强等优点，随着我国近年来桥梁工程的不断增多，钢结构在桥梁上的应用也越来越广泛。桥梁是关系到我国社会民生的重要基础交通设施，它不仅要具有良好的耐久性，同时城市化发展进程下，钢结构桥梁也必须要具有一定的美观性。正因如此，我们在对钢结构桥梁进行设计、施工、保养等各个环节当中都应该认真考虑、重视每一个细节，防止桥梁钢筋锈拙问题的出现。这对于完善我国交通基础设施建设，促进社会经济发展具有极为重要的意义。

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