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【摘要】近几年各地区随着工业、企业的迅速发展，化工厂、洗煤厂等企业每天都排放出大量的以SO2，H2S，CO2，NOx等成分为主的气体，这些酸性气体对水泥砂浆和混凝土产生严重的破坏，严重影响桥梁的正常使用寿命，在此情况下，对钢筋混凝土桥梁进行有效的防腐处理就显得尤为重要了。本文就针对乌海地区大气污染现状，对腐蚀机理，提出一些可行的处理方法，防止或减轻此类酸性物质对钢筋混凝土桥梁的腐蚀。
【关键词】钢筋；混凝土；桥梁；防腐处理
1. 前言
（1）近年来，随着煤矿资源开采量的不断增大，特别是煤炭产地周边地区，各种和煤炭相关的衍生产业也如雨后春笋般拔地而起，而这些产业中又以洗煤厂和化工业为主。此类产业每天都会排出大量的含有SO2，H2S，CO2，NOx等成分的气体，这些气体溶于水后，会对钢筋混凝土结构物造成严重的侵蚀。主要表现特征为某些部位的混凝土开裂、钢筋锈蚀、混凝土钢筋保护层太薄、混凝土抗水、有害离子渗透性及抗碳化性能差等等，严重影响桥梁的正常使用寿命。必需采取切实可行的处理方法，防止或减轻腐蚀介质对结构的侵蚀破坏，在以求最大程度降低维修费用的同时，从根本上消除造成重大的经济及安全损失的隐患。
（2）混凝土腐蚀劣化过程一般经过两个阶段——初始阶段和扩展阶段，在初始阶段没有显著的材料弱化或结构功能退化现象出现，但某些保护层被侵蚀介质破坏。而在扩展阶段，将出现主动性的损伤并加速发展，如钢筋腐蚀。
2. 腐蚀机理
2.1碳化作用。
（1）碳化作用是指CO2与水泥表面及内部毛细孔道内水化硅酸钙（3CaO 2SiO2 3H2O）及Ca（OH）2起反应，导致混凝土中的碱度降低。反应式为：
Ca（OH）2+CO2CaCO3 +H2O
（2）当混凝土空隙液的pH值降低到8.5～9.0时可称为“已碳化”。
碳化的深度取决于2个因素：混凝土的渗透性和大气中的CO2浓度。由于气相扩散与液相扩散相差4个数量级，所以饱水的混凝土是很难碳化的在现场确定碳化可采用酚酞法。
（3）如果碳化深度超过了混凝土的保护层，就会引起钢筋表面钝化膜的腐蚀破坏，钢筋会在氧和水的作用下氧化腐蚀，出现钢筋体积膨胀，膨胀量一般在2～4倍左右。该腐蚀过程会对混凝土产生极大的膨胀应力并把混凝土的保护层胀裂，形成“顺筋裂缝”，继而出现保护层崩落、露筋以及钢筋断面严重削弱，最后使构件失去承载力而引起整个建筑物损毁。
2.2硫酸盐的腐蚀。
主要是膨胀破坏。SO2和H2S气体侵入水泥石后，进过一系列化学反应，会形成钙矾石，甚至石膏。
钙矾石生成后，比反应物的体积要大1.5倍以上。如有石膏生成，则体积会增大1.24倍。该盐类的生成都可能引起很大的内应力，其破坏特征是在表面出现几条较粗大的裂缝。
2.3酸腐蚀。
酸性气体遇到水，会形成酸。酸可以与混凝土中的某些成分发生反应生成非胶凝性物质或易于溶于水的物质，使混凝土产生由外及内的逐层破坏。另外酸还可以促使水化硅酸钙和水化铝酸钙的水解，从而破坏具有空隙结构的凝胶体，使混凝土的强度降低。
3. 针对上述情况的防腐措施
3.1适当加大混凝土保护层厚度。
国内大量工程调查和试验结果表明，钢筋混凝土结构的混凝土保护层厚度直接影响构件的耐久性。国内某试验研究表明：钢筋混凝土梁柱中钢筋腐蚀深度随混凝土保护层增加而变化的情况非常明显。当保护层厚度加大到一定值时（如梁柱的35mm），钢筋腐蚀成都极轻微（如小于0.1mm）甚至不被腐蚀，混凝土层亦不会出现裂缝；而当保护层厚度降低（如梁柱取30mm）时，钢筋严重腐蚀且足以使混凝土保护层出现顺筋裂缝或剥落。因此混凝土保护层厚度在相关规定的基础上增加5～10mm可以有效防止钢筋锈蚀并防止混凝土层裂缝。
3.2选取适当鋼种的钢筋。
构件所采用的钢筋钢种不同，防腐蚀的程度也不同。实践证明，主要承重构件的主筋与箍筋采用锰钢时防腐性能能较其他钢种的钢筋稍好一些。并且在满足抗裂要求的前提下尽可能采用粗钢筋。
3.3选取适当水灰比。
掺入减水剂及矿物掺合料，减少水灰比，以增加混凝土的密实程度。矿物掺合料的种类有很多，主要是粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、天然火山灰、硅灰、稻壳灰等。
3.4选用适当的防腐涂层。
当前工程中常用的防腐涂层有纯丙乳液（ＡＣ）、苯丙乳液（ＰＡ）、叔碳酸盐乳液（ＴＣ）和有机硅（ＯＳ）。实践证实：纯丙乳液涂层可以使混凝土气体渗透系数降低1个数量级，叔碳酸盐涂层可以使渗透系数降低2个数量级以上，而涂有苯丙乳液的混凝土几乎不透气。有机硅对混凝土的气体渗透性影响很小。以内蒙古乌海地区（煤炭产区）为例，造成对钢筋混凝土梁的侵蚀主要是因为空气中的各种酸性气体，因此，笔者认为在类似地区采用苯丙乳液作为混凝土涂层防腐蚀效果最佳。
4. 结束语
为了有效避免钢筋混凝土桥梁遭受侵蚀，并降低维修费用，应在桥梁建设中及建成初期对其采取多种防腐措施相结合的方式对其进行改进，以求最大限度的延长桥梁使用寿命。
【关键词】钢筋；混凝土；桥梁；防腐处理
1. 前言
（1）近年来，随着煤矿资源开采量的不断增大，特别是煤炭产地周边地区，各种和煤炭相关的衍生产业也如雨后春笋般拔地而起，而这些产业中又以洗煤厂和化工业为主。此类产业每天都会排出大量的含有SO2，H2S，CO2，NOx等成分的气体，这些气体溶于水后，会对钢筋混凝土结构物造成严重的侵蚀。主要表现特征为某些部位的混凝土开裂、钢筋锈蚀、混凝土钢筋保护层太薄、混凝土抗水、有害离子渗透性及抗碳化性能差等等，严重影响桥梁的正常使用寿命。必需采取切实可行的处理方法，防止或减轻腐蚀介质对结构的侵蚀破坏，在以求最大程度降低维修费用的同时，从根本上消除造成重大的经济及安全损失的隐患。
（2）混凝土腐蚀劣化过程一般经过两个阶段——初始阶段和扩展阶段，在初始阶段没有显著的材料弱化或结构功能退化现象出现，但某些保护层被侵蚀介质破坏。而在扩展阶段，将出现主动性的损伤并加速发展，如钢筋腐蚀。
2. 腐蚀机理
2.1碳化作用。
（1）碳化作用是指CO2与水泥表面及内部毛细孔道内水化硅酸钙（3CaO 2SiO2 3H2O）及Ca（OH）2起反应，导致混凝土中的碱度降低。反应式为：
Ca（OH）2+CO2CaCO3 +H2O
（2）当混凝土空隙液的pH值降低到8.5～9.0时可称为“已碳化”。
碳化的深度取决于2个因素：混凝土的渗透性和大气中的CO2浓度。由于气相扩散与液相扩散相差4个数量级，所以饱水的混凝土是很难碳化的在现场确定碳化可采用酚酞法。
（3）如果碳化深度超过了混凝土的保护层，就会引起钢筋表面钝化膜的腐蚀破坏，钢筋会在氧和水的作用下氧化腐蚀，出现钢筋体积膨胀，膨胀量一般在2～4倍左右。该腐蚀过程会对混凝土产生极大的膨胀应力并把混凝土的保护层胀裂，形成“顺筋裂缝”，继而出现保护层崩落、露筋以及钢筋断面严重削弱，最后使构件失去承载力而引起整个建筑物损毁。
2.2硫酸盐的腐蚀。
主要是膨胀破坏。SO2和H2S气体侵入水泥石后，进过一系列化学反应，会形成钙矾石，甚至石膏。
钙矾石生成后，比反应物的体积要大1.5倍以上。如有石膏生成，则体积会增大1.24倍。该盐类的生成都可能引起很大的内应力，其破坏特征是在表面出现几条较粗大的裂缝。
2.3酸腐蚀。
酸性气体遇到水，会形成酸。酸可以与混凝土中的某些成分发生反应生成非胶凝性物质或易于溶于水的物质，使混凝土产生由外及内的逐层破坏。另外酸还可以促使水化硅酸钙和水化铝酸钙的水解，从而破坏具有空隙结构的凝胶体，使混凝土的强度降低。
3. 针对上述情况的防腐措施
3.1适当加大混凝土保护层厚度。
国内大量工程调查和试验结果表明，钢筋混凝土结构的混凝土保护层厚度直接影响构件的耐久性。国内某试验研究表明：钢筋混凝土梁柱中钢筋腐蚀深度随混凝土保护层增加而变化的情况非常明显。当保护层厚度加大到一定值时（如梁柱的35mm），钢筋腐蚀成都极轻微（如小于0.1mm）甚至不被腐蚀，混凝土层亦不会出现裂缝；而当保护层厚度降低（如梁柱取30mm）时，钢筋严重腐蚀且足以使混凝土保护层出现顺筋裂缝或剥落。因此混凝土保护层厚度在相关规定的基础上增加5～10mm可以有效防止钢筋锈蚀并防止混凝土层裂缝。
3.2选取适当鋼种的钢筋。
构件所采用的钢筋钢种不同，防腐蚀的程度也不同。实践证明，主要承重构件的主筋与箍筋采用锰钢时防腐性能能较其他钢种的钢筋稍好一些。并且在满足抗裂要求的前提下尽可能采用粗钢筋。
3.3选取适当水灰比。
掺入减水剂及矿物掺合料，减少水灰比，以增加混凝土的密实程度。矿物掺合料的种类有很多，主要是粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、天然火山灰、硅灰、稻壳灰等。
3.4选用适当的防腐涂层。
当前工程中常用的防腐涂层有纯丙乳液（ＡＣ）、苯丙乳液（ＰＡ）、叔碳酸盐乳液（ＴＣ）和有机硅（ＯＳ）。实践证实：纯丙乳液涂层可以使混凝土气体渗透系数降低1个数量级，叔碳酸盐涂层可以使渗透系数降低2个数量级以上，而涂有苯丙乳液的混凝土几乎不透气。有机硅对混凝土的气体渗透性影响很小。以内蒙古乌海地区（煤炭产区）为例，造成对钢筋混凝土梁的侵蚀主要是因为空气中的各种酸性气体，因此，笔者认为在类似地区采用苯丙乳液作为混凝土涂层防腐蚀效果最佳。
4. 结束语
为了有效避免钢筋混凝土桥梁遭受侵蚀，并降低维修费用，应在桥梁建设中及建成初期对其采取多种防腐措施相结合的方式对其进行改进，以求最大限度的延长桥梁使用寿命。