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摘要：指出锈蚀机理主要取决于所处环境、介质性质与酸碱度,也与设计、施工和管理不善,维修不及时等有直接关系，提出了预防钢筋锈蚀应采取的措施,加强桥梁的设计和施工质量，提高桥梁结构的耐久性。
关键词：锈蚀；病害；防治
一、病害机理
混凝土中钢筋和钢板产生锈蚀后，锈皮会吸湿产生化学反应而使体积膨胀，其体积通常会增大2～4倍，从而胀裂混凝土的保护层。对于钢材的锈蚀，首先要分清是先锈后裂，还是先裂后锈。
1、先锈后裂
混凝土保护层的碳化，钢筋混凝土保护层具有保护钢筋的作用，因为混凝土保护层有弱碱性，在钢筋表面产生一层钝化膜，这层钝化膜保护钢筋不被锈蚀，俗称碱性保护。但是空气中的二氧化碳CO2通过水渗入混凝土内部与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应（Ca(OH)2＋CO2―→CaCO3＋H2O），氢氧化钙转化成中性的碳酸钙和水，使这部分的混凝土由碱性变成了中性，PH值由原来的13降低到8～10，这就是混凝土的碳化。当钢筋的保护层全部被碳化，也就是失去碱性保护，钢筋表面也就不能继续生成钝化膜，当外界有腐蚀物质时，就会通过混凝土中的毛细孔渗入到钢筋表面进而产生锈蚀，最终胀裂混凝土保护层。
氯离子侵蚀引起的锈蚀，氯离子（Cl-1）存在盐中，例如NaCl（氯化纳）、CaCl（氯化钙），当中含有氯离子（Cl-1）时，并且钢筋周围的混凝土尚未碳化，此时混凝土碱度虽然较高，但钢筋也会出现锈蚀，这是因为氯离子直径小，活性大，具有很强穿透混凝土钝化膜的能力，氯离子首先吸附在钝化膜有缺陷的地方，与氢氧化铁反应生成易溶解水的氯化铁，使钝化膜局部破坏，最终产生侵蚀。
氯离子来源：
内掺型：我国在50年代冬季施工常掺加氯盐（氯化钙）来防冻，造成钢筋锈蚀。那个时期修建的桥梁很大一部分存在这种病害现象，而其中的大部分桥梁因病害严重、承载能力不足和城市建设等原因已经陆续被拆除。
外渗型：化工厂、沿海地区结构物以及北方桥面冬季化冰盐等。
钢筋周围混凝土未碳化，钢筋锈蚀是由于氯离子引起
2、先裂后锈
荷载裂缝的裂缝宽度过大，外界腐蚀物质就直接通过裂隙侵入到钢筋表面而锈蚀钢筋;酸雨可以先腐蚀混凝土保护层继而再锈蚀钢筋;骨料膨胀引起混凝土胀裂，腐蚀物质通过裂缝侵入混凝土内部锈蚀钢筋。
钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的，对先锈后裂的混凝土构件，实际上钢筋锈蚀早期构件内部已有裂缝存在，但外部还尚未有裂缝，此时可用小锤轻敲听声，有空壳声表示内部已有层离裂缝并起壳，然后凿开检查。
这种因钢筋锈蚀后而产生的顺筋向裂缝，在评定时不能用规范中的“对荷载裂缝的宽度限值”作为标准来评定。当构件表面出现顺筋向裂缝，并确定是由于内部钢筋锈蚀所引起，即使表面顺筋向裂缝宽度小于受力裂缝宽度限制0.2mm，甚至在0.1mm以下时，也应及时予以维修。有起壳声者表明已层离，应及时凿除，用聚合物砂浆予以修补，并在混凝土表面涂刷渗透结晶型的浓缩剂浆料封堵混凝土中的毛细孔，防止外界腐蚀性物质通过水渗入，使钢筋进一步发生锈蚀。
二、钢筋锈蚀的危害
1、粘结力减弱，降低承载能力；
2、钢筋截面减小，降低承载能力；
3、钢筋锈蚀后易产生应力集中，增加脆性；
4、预加应力钢筋锈蚀后，在高应力作用下会加快锈蚀，即所谓应力腐蚀现象。
三、病害现象调查实例
1、某空腹式双曲拱桥，主跨径50.7米，全长258.08米，设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100，人群荷载为2.5KN/m²。因上游电厂大坝多次泄洪对桥墩基础冲刷深度较大，造成基础底部出现空洞，双曲拱主拱肋和拱波出现严重破损、裂缝，拱顶下沉，承载下降。
拱肋下缘钢筋锈胀
锈蚀病害原因分析：基础沉降不均，拱顶下沉后，使拱肋产生横向裂纹，钢筋表面暴漏在空气中，又地处潮湿地段，钢筋表面很快产生锈蚀，最终表面混凝土因锈胀作用剥落，此情况属于先裂后锈。
2、东莞某钢管拱桥,主拱的跨度为180m,矢跨比1∶5，设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100，人群荷载为2.5KN/m²，2008年发现拱脚混凝土锈胀碎裂。
拱脚处混凝土胀裂
锈蚀病害原因分析：钢管拱表面防护处理不足，防锈工作不到位。钢管拱经多年热胀冷缩作用后，与混凝土产生微小缝隙，又经雨水侵蚀，产生锈蚀，因锈胀作用，致使拱脚混凝土最终胀裂，此情况属于先锈后裂。
四、维修加固方法及其防治措施
1、当已安制钢筋发生锈蚀时，锈蚀钢筋必须彻底除锈，对于锈蚀严重的补焊钢筋，弥补钢筋锈损，然后尽早浇筑混凝土，用混凝土包裹保护；
2、当结构物表面混凝土脱落，裸露钢筋发生锈蚀时，锈蚀钢筋也必须彻底除锈，同时灌注混凝土，并在混凝土达到一定强度后在其表面粘贴钢板或碳纤维布，补充钢筋截面损失；
3、当保护层混凝土已全面碳化达不到防锈效果时，采用XYPEX(赛伯斯)浓缩剂浆料涂刷封闭砼毛细孔，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋继续锈蚀；
4、在混凝土表面涂渗入渗透型阻锈剂，防止钢筋锈蚀；
5、混凝土浇注过程时严格按照施工规范操作，精细化施工，防止海水、化工水进入模板。
五、结语
在桥梁使用过程中总会有许许多多的问题出现，而许多的问题的出现都是当初施工或设计过程留下的隐患，随着时间的流逝，小的隐患慢慢变大，由量变到质变，直至问题的出现，而当问题的出现，却又严重的影响了桥梁的使用，给国家和民众造成了很大的损失，为此，作为一个桥梁的建设者要充分了解各种病害的机理和处理方法，以便在今后的工作中注意此类的问题，发现问题并及时正确的处理，从而提高桥梁结构的耐久性。
参考文献：
[1] 王国鼎、袁海庆、陈开利等编著. 桥梁检测与加固. 北京：人民交通出版社，2003
[2] 张充满.桥梁加固实例及工艺介绍[Z].2005
[3] 张树仁.桥梁结构病害分析与改造加固設计[Z].2004
[4] 廖碧海、王国鼎.拱桥加固新方法的研究及应用.公路，2006
[5] 赵铁军.钢表面处理与混凝土耐久性研究.科学出版社，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：锈蚀；病害；防治
一、病害机理
混凝土中钢筋和钢板产生锈蚀后，锈皮会吸湿产生化学反应而使体积膨胀，其体积通常会增大2～4倍，从而胀裂混凝土的保护层。对于钢材的锈蚀，首先要分清是先锈后裂，还是先裂后锈。
1、先锈后裂
混凝土保护层的碳化，钢筋混凝土保护层具有保护钢筋的作用，因为混凝土保护层有弱碱性，在钢筋表面产生一层钝化膜，这层钝化膜保护钢筋不被锈蚀，俗称碱性保护。但是空气中的二氧化碳CO2通过水渗入混凝土内部与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应（Ca(OH)2＋CO2―→CaCO3＋H2O），氢氧化钙转化成中性的碳酸钙和水，使这部分的混凝土由碱性变成了中性，PH值由原来的13降低到8～10，这就是混凝土的碳化。当钢筋的保护层全部被碳化，也就是失去碱性保护，钢筋表面也就不能继续生成钝化膜，当外界有腐蚀物质时，就会通过混凝土中的毛细孔渗入到钢筋表面进而产生锈蚀，最终胀裂混凝土保护层。
氯离子侵蚀引起的锈蚀，氯离子（Cl-1）存在盐中，例如NaCl（氯化纳）、CaCl（氯化钙），当中含有氯离子（Cl-1）时，并且钢筋周围的混凝土尚未碳化，此时混凝土碱度虽然较高，但钢筋也会出现锈蚀，这是因为氯离子直径小，活性大，具有很强穿透混凝土钝化膜的能力，氯离子首先吸附在钝化膜有缺陷的地方，与氢氧化铁反应生成易溶解水的氯化铁，使钝化膜局部破坏，最终产生侵蚀。
氯离子来源：
内掺型：我国在50年代冬季施工常掺加氯盐（氯化钙）来防冻，造成钢筋锈蚀。那个时期修建的桥梁很大一部分存在这种病害现象，而其中的大部分桥梁因病害严重、承载能力不足和城市建设等原因已经陆续被拆除。
外渗型：化工厂、沿海地区结构物以及北方桥面冬季化冰盐等。
钢筋周围混凝土未碳化，钢筋锈蚀是由于氯离子引起
2、先裂后锈
荷载裂缝的裂缝宽度过大，外界腐蚀物质就直接通过裂隙侵入到钢筋表面而锈蚀钢筋;酸雨可以先腐蚀混凝土保护层继而再锈蚀钢筋;骨料膨胀引起混凝土胀裂，腐蚀物质通过裂缝侵入混凝土内部锈蚀钢筋。
钢筋锈蚀引起裂缝形态一般是顺筋向的，对先锈后裂的混凝土构件，实际上钢筋锈蚀早期构件内部已有裂缝存在，但外部还尚未有裂缝，此时可用小锤轻敲听声，有空壳声表示内部已有层离裂缝并起壳，然后凿开检查。
这种因钢筋锈蚀后而产生的顺筋向裂缝，在评定时不能用规范中的“对荷载裂缝的宽度限值”作为标准来评定。当构件表面出现顺筋向裂缝，并确定是由于内部钢筋锈蚀所引起，即使表面顺筋向裂缝宽度小于受力裂缝宽度限制0.2mm，甚至在0.1mm以下时，也应及时予以维修。有起壳声者表明已层离，应及时凿除，用聚合物砂浆予以修补，并在混凝土表面涂刷渗透结晶型的浓缩剂浆料封堵混凝土中的毛细孔，防止外界腐蚀性物质通过水渗入，使钢筋进一步发生锈蚀。
二、钢筋锈蚀的危害
1、粘结力减弱，降低承载能力；
2、钢筋截面减小，降低承载能力；
3、钢筋锈蚀后易产生应力集中，增加脆性；
4、预加应力钢筋锈蚀后，在高应力作用下会加快锈蚀，即所谓应力腐蚀现象。
三、病害现象调查实例
1、某空腹式双曲拱桥，主跨径50.7米，全长258.08米，设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100，人群荷载为2.5KN/m²。因上游电厂大坝多次泄洪对桥墩基础冲刷深度较大，造成基础底部出现空洞，双曲拱主拱肋和拱波出现严重破损、裂缝，拱顶下沉，承载下降。
拱肋下缘钢筋锈胀
锈蚀病害原因分析：基础沉降不均，拱顶下沉后，使拱肋产生横向裂纹，钢筋表面暴漏在空气中，又地处潮湿地段，钢筋表面很快产生锈蚀，最终表面混凝土因锈胀作用剥落，此情况属于先裂后锈。
2、东莞某钢管拱桥,主拱的跨度为180m,矢跨比1∶5，设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100，人群荷载为2.5KN/m²，2008年发现拱脚混凝土锈胀碎裂。
拱脚处混凝土胀裂
锈蚀病害原因分析：钢管拱表面防护处理不足，防锈工作不到位。钢管拱经多年热胀冷缩作用后，与混凝土产生微小缝隙，又经雨水侵蚀，产生锈蚀，因锈胀作用，致使拱脚混凝土最终胀裂，此情况属于先锈后裂。
四、维修加固方法及其防治措施
1、当已安制钢筋发生锈蚀时，锈蚀钢筋必须彻底除锈，对于锈蚀严重的补焊钢筋，弥补钢筋锈损，然后尽早浇筑混凝土，用混凝土包裹保护；
2、当结构物表面混凝土脱落，裸露钢筋发生锈蚀时，锈蚀钢筋也必须彻底除锈，同时灌注混凝土，并在混凝土达到一定强度后在其表面粘贴钢板或碳纤维布，补充钢筋截面损失；
3、当保护层混凝土已全面碳化达不到防锈效果时，采用XYPEX(赛伯斯)浓缩剂浆料涂刷封闭砼毛细孔，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋继续锈蚀；
4、在混凝土表面涂渗入渗透型阻锈剂，防止钢筋锈蚀；
5、混凝土浇注过程时严格按照施工规范操作，精细化施工，防止海水、化工水进入模板。
五、结语
在桥梁使用过程中总会有许许多多的问题出现，而许多的问题的出现都是当初施工或设计过程留下的隐患，随着时间的流逝，小的隐患慢慢变大，由量变到质变，直至问题的出现，而当问题的出现，却又严重的影响了桥梁的使用，给国家和民众造成了很大的损失，为此，作为一个桥梁的建设者要充分了解各种病害的机理和处理方法，以便在今后的工作中注意此类的问题，发现问题并及时正确的处理，从而提高桥梁结构的耐久性。
参考文献：
[1] 王国鼎、袁海庆、陈开利等编著. 桥梁检测与加固. 北京：人民交通出版社，2003
[2] 张充满.桥梁加固实例及工艺介绍[Z].2005
[3] 张树仁.桥梁结构病害分析与改造加固設计[Z].2004
[4] 廖碧海、王国鼎.拱桥加固新方法的研究及应用.公路，2006
[5] 赵铁军.钢表面处理与混凝土耐久性研究.科学出版社，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。