橋梁結構防腐蝕探究

專業：橋梁與隧道工程講解人：喻江2023年1月6日1主要內容第1章有關腐蝕的基本概念第2章橋梁結構腐蝕第3章橋梁結構防腐蝕第4章結語2023年1月6日2趙州橋2023年1月6日3洛陽橋2023年1月6日4盧溝橋2023年1月6日5湘子橋2023年1月6日6武漢長江大橋2023年1月6日7南京長江大橋2023年1月6日8九江長江大橋2023年1月6日9朝天門長江大橋2023年1月6日10東海大橋2023年1月6日11杭州灣跨海大橋2023年1月6日12舟山跨海大橋2023年1月6日13膠州灣跨海大橋2023年1月6日14第1章有關腐蝕的基本概念

1、腐蝕的定義指材料由于環境作用而引起的破化或變質。2、腐蝕的分類輕度腐蝕：鼓泡、溶脹、微裂紋（含裂紋）、變色、變薄等；中度腐蝕：脫黏、分成、龜裂、脆化、硬化、變形等；破壞性腐蝕：開裂、粉化、失強、分解、氧化、剝落等。腐蝕形態機腐蝕理物理腐蝕、化學腐蝕、大氣老化和環境壓力開裂。2023年1月6日153、腐蝕介質類別2023年1月6日16大氣腐蝕環境種類和環境特征表大氣腐蝕成因主要是大氣濕度、溫度，以及硫化物、氯化物等。2023年1月6日17

海水是含鹽量很高的電解質溶液，金屬在海水中發生氧去極化腐蝕

。氧含量和海水流速等因素對腐蝕速率有影響。海水腐蝕土壤腐蝕

土壤是一種多孔的無機、有機膠質顆粒體系，土壤的孔隙由空氣、水和鹽類所充滿，因此是一種電解質，金屬在土壤中的腐蝕通常是氧去極化腐蝕。土壤的含水量和導電性對腐蝕速率有直接的影響。酸、堿、鹽及有機化合物腐蝕

金屬在酸、堿、鹽和有機化合物溶液中發生化學反應，導致金屬向溶液中溶解，使得其本身的物質組成、物理性能和相關適用功能被破壞。濃度、溫度對腐蝕速率影響甚大。2023年1月6日18第2章橋梁結構腐蝕

1、橋梁結構的腐蝕環境

隨著社會的發展、科學技術的不斷更新，這一概念將腐蝕的范疇擴大到所有的材料及所有的環境。

一般情況下，橋梁的橋身、橋面所處的腐蝕環境是大氣環境；

橋墩所處的腐蝕環境是水（江、河水和、海水）環境。大氣環境和水環境都屬于自然環境。

自然環境的腐蝕問題雖不那么明顯，但這類腐蝕情況十分復雜，往往隨時間的延長而加劇，最后導致材料失效。特別是對于橋梁工程，如果不采取防腐蝕措施或措施不當，極易造成嚴重的腐蝕，導致橋梁的失效破壞，造成災難性的事故。2023年1月6日19

2、鋼鐵材料的腐蝕均勻腐蝕：相對局部腐蝕而言,是指在整個表面上發生均勻減薄的腐蝕。橋梁鋼結構、鋼護欄在大氣、水中的腐蝕基本上屬于此類腐蝕。縫隙腐蝕：由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙，使縫隙內介質處于滯留狀態，引起縫隙內金屬的加速腐蝕。2023年1月6日20點腐蝕：其特征是在金屬表面的局

部地區出現向縱深處發展的腐蝕小孔。而其余地區不腐蝕或腐蝕很輕微。2023年1月6日21腐蝕疲勞：由于金屬材料在交變應力與腐蝕介質共同作用下產生的腐蝕。腐蝕過程中，交變應力和腐蝕相互促進，加速了裂紋的擴展。應力腐蝕：指金屬材料在固定拉應力和特定介質的共同作用下所引起的腐蝕破裂。應力腐蝕斷裂之前往往沒有先兆，因此常常容易造成災難性的事故。可發生應力腐蝕鋼材如下。鋼材腐蝕介質低碳鋼熱硝酸鹽溶液、碳酸鹽溶液、過氧化氫碳鋼和低合金鋼氫氧化鈉、三氯化鐵溶液、氫氰酸、沸騰氯化鎂溶液、海水高強度鋼蒸餾水、濕大氣、氯化物溶液、硫化氫奧氏體不銹鋼氯化物溶液、高溫高壓含氧高純水、海水、二氯乙烷、水溶液2023年1月6日223、混凝土材料的腐蝕原理圖如下：2023年1月6日23橋梁結構防腐蝕探究

水泥水化產生部分Ca(OH)2,使混凝土具有強堿性(pH>12.6),在軟水中或環境中存在Cl-、Mg2+、NH4+等離子的條件下,混凝土往往會發生分解類腐蝕。

這種破壞主要是由硫酸及硫酸鹽以及NaCl等鹽類引起的，當鹽份深入到混凝土內部，在干濕交替情況下，水分揮發，鹽類結晶析出，晶體體積膨脹導致混凝土開裂、疏松、粉化。分解類腐蝕膨脹性腐蝕2023年1月6日24酸化腐蝕堿-集料腐蝕

大氣中的CO2、SO2、NO2，酸雨與酸性水、酸性土等,均能與混凝土直接起反應,中和混凝土中的堿Ca(OH)2也能與混凝土中的其它成分起作用而發生腐蝕。

在混凝土的硅質集料中如果含有堿活性的物質，如礦物蛋白石、玉髓等，就有可能發生堿-硅酸反應，形成體積膨脹的硅膠，使混凝土受到破壞。2023年1月6日25第3章橋梁結構防腐蝕

歷史上，橋梁的腐蝕與防護問題并沒有引起人們的足夠重視，直到橋梁建成后的使用過程中，由于腐蝕所造成的損害日益顯露出來，人們也為此付出了昂貴的代價——巨額的維修費用以及釀成橋梁失效、倒塌的慘劇，人們對橋梁腐蝕問題的認識與重視程度才逐步加強。在四川發生的橋梁倒塌事故中，腐蝕破壞就是一個非常重要的因素。2023年1月6日261、橋梁結構腐蝕防護設計

防腐蝕設計是腐蝕與防護研究中一個非常重要的課題。大量實驗與實踐證明，許多腐蝕問題是可以通過周密、科學的防腐蝕設計來減少和避免的。防護設計內容防腐蝕結構設計防腐蝕強度設計防腐蝕工藝設計防腐蝕措施的選擇防腐蝕結構設計、防腐蝕強度設計和防腐蝕工藝設計需要結合實際情況來考慮。2023年1月6日272、橋梁結構防腐蝕選材橋梁結構防腐蝕探究正確合理選材是防腐蝕設計中重要的環節。選材原則材料的耐蝕性能要滿足橋梁使用環境的要求；材料的物理機械性能和加工性能要滿足橋梁的設計與施工要求；選材時力求最好的經濟效益和社會效益。2023年1月6日28即耐大氣腐蝕鋼，在鋼中加入一定量的鉻、鎳、鈦等合金元素，可制成

不銹鋼。通過加入某些合金元素，可以提高鋼材的耐銹蝕能力。耐候鋼：金屬覆蓋：非金屬覆蓋：納米技術：鍍或噴鍍的方法覆蓋在鋼材表面，提高鋼材的耐腐蝕能力。薄壁鋼材可采用熱浸鍍鋅(白鐵皮)、鍍錫(馬口鐵)、鍍銅、鍍鉻或鍍鋅后加涂塑料涂層等措施。鋼結構防止銹蝕通常采用表面刷漆、噴涂涂料、搪瓷、塑料等方法。在無機防腐涂層或表面處理層的情況下，使用某些特殊方法，可以使覆蓋層呈現納米結構，從而帶來一系列膜層性質的變化，可以導致性能的大幅度提高。A鋼鐵構件的選材

對于主要承重受力構件，如橫梁、主纜、吊索和拉索等構件，應首先考慮其物理、機械性能，同時要注意其所處環境介質的特點；對于不承重的鋼鐵構件，如欄桿、燈桿等附屬構件，對其物理、機械性能的要求則可適當放寬。2023年1月6日29B鋼筋混凝土的選材

從防腐蝕的角度出發，要提高混凝土自身的防護能力，包括選擇優質水泥、增加水泥用量、降低水灰比、使用優良密實劑及摻合劑等。

混凝土中的鋼筋可以考慮選用環氧涂層鋼筋、耐蝕鋼筋不銹鋼鋼筋，及鍍鋅鋼筋等特種鋼筋。其中，環氧涂層鋼筋由于具有極高的防腐蝕性能而發展迅速，連續完整的環氧涂層能有效地隔離滲入到混凝土內的有害離子與鋼筋的直接接觸，保護鋼筋不受腐蝕。2023年1月6日30C鋼鐵構件的保護①重防腐油漆涂裝防腐作用機理屏蔽作用:油漆涂層將鋼鐵與腐蝕環境機械隔離開；鈍化緩蝕作用:油漆涂裝體系中,第一道車間底漆對鋼鐵有鈍化

緩蝕作用,增加油漆層附著力,防腐作用很微弱；陰極保護作用:防腐底漆中如添加鋅粉,對鋼鐵提供陰極保護。②熱浸鍍鋅防腐

鋼橋的護攔、扶梯及拼裝式小型鋼橋梁采用熱浸鍍鋅防腐，熱浸鋅防腐工藝需要將工件浸入熔融的金屬鋅鍍槽中,不能到現場進行熱浸鋅防腐,只能在固定的工廠施工,再次,熱浸鋅鍍層碰傷后,自身無法進行修復。因此采用熱浸鋅方法對鋼橋全面防腐有很大的局限性。2023年1月6日31③熱噴涂防腐

熱噴涂技術是利用熱源對金屬、非金屬、陶瓷等噴涂材料進行加熱,將熔融的粒子霧化、噴射并沉積到基材表面上,形成特殊表面涂層的方法。熱噴涂分類2023年1月6日32D鋼筋混凝土的保護①陰極保護

根據陰極保護的原理，采用外加電流或犧牲陽極的方法，使混凝土內的鋼筋受到保護。陰極保護（犧牲陽極保護）原理如下圖所示。2023年1月6日33②涂層體系保護設計

涂層可以把混凝土結構與外界腐蝕環境隔絕,對于保護混凝土本身、保持堿度和防止腐蝕介質的滲透是十分有效的。涂層體系性能要求混凝土基面具有很好的相容性；具有優異的屏蔽性能；較好的適應混凝土的形變性能；涂層自身對腐蝕環境具有耐受性。2023年1月6日34不同腐蝕環境下的典型涂層配套體系如右表。2023年1月6日35③混凝土中添加緩蝕劑

在混凝土中添加緩蝕劑，能夠抑制或減緩混凝土中鋼筋的腐蝕程度，使用方便，效果也較好，被認為是鋼筋混凝土的一種長效防腐蝕措施。2023年1月6日36第4章結語

隨著一座座大型、特大型橋梁的問世以及環境狀況的惡化,橋梁的腐蝕問題日趨嚴重。

美國1998年因鋼筋腐蝕的橋梁修復費用為1550億美元,是這些橋梁初建費的4倍。除了經濟上的損失以外,更重要的是腐蝕給