钢筋锈蚀率对桥梁结构耐久性的影响分析

钢筋锈蚀率对桥梁结构耐久性的影响分析

中交第一公路工程局有限公司北京市朝阳区100024

摘要:桥梁是工程中非常重要部分,施工企业通常都会重视桥梁部分的施工质量,通常不会出现太大问题。但是因为桥梁一般处于露天场所,在长期的恶劣环境影响下,桥梁的钢筋很容易出现锈蚀现象。如果桥梁钢筋锈蚀问题没有引起相关部门的注意,会减短桥梁的使用寿命,严重时可能会出现坍塌现象。

关键词:桥梁结构;钢筋锈蚀;耐久性;影响

一、钢筋锈蚀的原因及危害

1、原因。近年来,由于我国城镇化进程不断加快,开展了大量的城市基础设施建设工程,使得我国高速和立交桥建设的数量不断增多。钢筋的锈蚀是长期困扰这些工程项目问题之一,钢筋的锈蚀不仅使混凝土结构遭到破坏,更带来了大量经济损失。

1.1混凝土的保护层厚度及完好程度。混凝土的密度对于钢筋混凝土构件来说,保护层的厚度、完好程度以及混凝土的密买度等都会在不同程度上影响和制约侵蚀性介质的侵蚀速度。通常情况下,钢筋锈蚀与保护层厚度之间符合线性关系,为了防止钢筋发生锈蚀,世界各国在保护层厚度方面,都有明确的规范在修订的《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中,我国对钢筋最小保护层的厚度进行了明确的规定。

1.2混凝土的碳化程度通过控制混凝土的碳化,进而在一定程度上降低混凝土的pH值,为钢筋脱钝营造良好的环境条件对于钢筋的失重率、混凝土的碳化深度来说,通常情况下基本符合线性关系,混凝土的碳化程度直接导致钢筋发生锈蚀。

2、危害。钢筋锈蚀的影响因素各种各样,如盐害、冻害和碳化等都使钢筋锈蚀。当混凝土的表面出现沿着钢筋方向的裂痕时,表示桥梁中的钢筋已经出现锈蚀。由于钢筋锈蚀会在表面出现锈斑,导致混凝土持续膨胀而发生开裂的现象。钢筋锈蚀会导致钢筋横截面减小,使得钢筋的承受重力的能力下降。同时,也会使钢筋和混凝土的融合力随之而削弱,往大了看便是降低了结构的受力性能和耐力性能,这将会产生严重的后果,导致桥梁工程使用寿命大大减小。

二、钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响

1、锈蚀后钢筋的力学性能钢筋发生锈蚀,进而在一定程度上直接影响钢筋构造物的承载力情况。如果构成的影响比较严重时,会直接弱化钢筋结构的效能,甚至导致钢筋混凝土构造物发生倒塌等。如果锈蚀沿着钢筋长度发生,钢筋的失重率与截面面积的损失率在这种情况下,近似相等,并且降低的钢筋抵抗极限拉力与钢筋截面面积锈损率成正比。当钢筋发生锈蚀后,使得钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能出现不同程度的降低,根据权威试验研究结果显示,通过试验测得的锈蚀钢筋混凝土主梁抗弯承载力值,在这种情况下,充分说明钢筋和混凝土之间粘结强度的降低,是弱化锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的主要因素。

2、钢筋锈蚀后对钢筋混凝土桥梁结构性能的影响。对于钢筋混凝土来说,当钢筋发生不同程度的锈蚀后,在钢筋的表面通常情况下会生成一层疏松的锈蚀产物,并且这种锈蚀物会逐渐扩散到钢筋混凝土的孔隙中,锈蚀产物体积与腐蚀钢筋的体积相比一般都比较大,在腐蚀程度方面,一般是钢筋腐蚀量的2-4倍,锈蚀产物的体积发生膨胀后,钢筋外围混凝土会出现不同程度的环向拉应力,当环向拉应力达到混凝土的抗拉强度时,在钢筋与混凝土之间容易出现径向裂缝,随着钢筋锈蚀的加剧,以及钢筋锈蚀量的不断增加,在一定程度上向内裂缝向混凝土表面发展,直接导致混凝土保护层发生开裂,进一步产生顺筋方向的锈胀裂缝,甚至剥落保护层,严重时对钢筋混凝土桥梁的正常使用造成影响。

钢筋与混凝土之间的粘结作用比较复杂,通过两者之间的粘结进一步传递二者之间的应力,对变形进行协调因此,钢筋与混凝土两种不同材料协同工作。通常情况下,需要以钢筋与混凝土之间粘结锚固性能做基础,钢筋与混凝土间锈蚀层的润滑作用、钢筋表面横肋的锈损等,都会在一定程度上造成钢筋混凝土粘结锚固性能降低甚至丧失,最终影响桥梁结构的安全性、适用性和耐久性。

三、桥梁钢筋锈蚀的防治对策

1、提高钢筋混凝土的抗渗性和密实性。对于由钢筋锈蚀而造成的桥梁结构破坏的现象,首先要考虑结构的安全性和经济性。若混凝土的抗渗透性和密实性比较差,容易导致混凝土的碳化,若想要防治这种现象发生,可以通过控制水灰混合的比例,使其不超过规定范围的最大值,便可以有效地提高混凝土的渗透性和密实性。水灰的混合比值要适中,在混凝土中加入的粉煤灰和矿渣粉等细集料要适量,并且尽可能地延长搅拌时间,在搅拌期间加强混凝土的振捣。特别是在刚筋密集部位和结构断面复杂部位,需要使其模板内的空气尽量排出,防止其耐久性降低。钢筋的密实性和厚度要符合设计要求,否则钢筋会因施工不当而提前发生锈蚀,不仅造成经济,且对通行人员造成巨大安全隐患。

2、防止氯化物对钢筋的锈蚀。在钢筋混凝土施工中,必须控制混凝土中氯离子的含量,采取有效的抑制措施,避免对钢材产生锈蚀。尤其是混凝土中添加的含氯离子的添加剂应该根据实际需求慎重添加,避免钢筋混凝土遭受氯化物的破坏。要严格做好混凝土原材料配制工作,一定不能使用海里面的骨料。在用水的时候也要注意,一定要控制氯离子的含量,更不能直接采用海水,如果条件有限必须采用时,需要对海水进行技术处理,使得水质达到规定要求。同时,在选择水泥品种时,尽量选择矿渣水泥或者粉煤灰水泥等原料,这样可以减少有害物质破坏侵蚀钢筋混凝土。实施外涂隔离层方法,降低环境湿度影响将钢筋的外部涂上隔离层,可以减少空气潮湿对钢筋侵蚀的程度,同时也可以提高混凝土的防水性和耐久性。添加隔离层的步骤需谨慎,必须先将混凝土表面的混凝土和泥土清理干净,在使用专业的工具进行除锈处理,一般选用喷砂枪等工具,最后将环氧树脂等粘结液涂抹在钢筋表面作为隔离层,这样可起到隔离水分,防止锈蚀等作用。如果钢筋是长期处于恶劣环境的桥梁建设中,可以考虑将除锈剂涂抹在钢筋的表面,以避免由环境问题引起的钢筋锈蚀等问题,增强桥梁的稳固性和安全性。

3、降低水灰比。通常混凝土的拌合用水量远大于水化时所消耗的水量,多余的水分可以在混凝土中形成连通的毛孔,成为锈蚀媒介的主要通道,因此,水灰比对于混凝土中钢筋锈蚀程度的影响程度很大,水灰比越大,混凝土中孔径的相对大小也就会越大,从而相关锈蚀媒介通过的可能性也就增大,这样对钢筋的保护能力也就下降。水灰比是锈蚀防护措施的重要指标之一,它可以反映出混凝土的孔结构以及混凝土的强度。同时,应该严格控制用水量占水泥的比重,但是在实际施工过程中经常发生比例超标的现象,这样就会导致混凝土硬化,当多余的水分挥发掉时,就会形成较多毛细孔,渗透系数增加。因此在搅拌混凝土时应该减少用水量,降低水灰比,增加混凝土的抗渗性。

结束语

在修建桥梁工作中,钢筋锈蚀问题经常会发生,这对桥梁的质量产生了不利影响,同时威胁通行人员的生命安全。加强桥梁钢筋锈蚀防治工作,能够保障桥梁的安全,并尽可能的防止出现钢筋锈蚀问题。在具体桥梁工程施工中,应该加大施工管理力度,对材料的选择和利用方面要严格按照标准执行,利用现阶段的防锈蚀技术,减少钢筋锈蚀情况的出现,能够有效保证桥梁的质量安全。

参考文献:

[1]张旭英.桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法[J].交通与运输,2018(16):97-99.

[2]王海铭.钢筋混凝土锈蚀的原因与耐久性措施研究[J].建设科技,2017(26):137-139.

[3]张文勇.桥梁混凝土中钢筋腐蚀检测方法探讨[J].建材技术与应用,2016(18):164-166.

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