董世龙

（保定市城市设计院，河北 保定 071000）

工程结构是桥梁施工项目的重要组成部分，并且还广泛用于非结构应用，例如波纹钢屋顶，覆层和钢窗框。保障桥梁工程结构的耐久性对于桥梁的应用具有重要意义。本文对影响桥梁工程结构耐久性的因素进行了总结和分析，并提出了优化设计方法。

1 桥梁工程结构腐蚀机理

腐蚀可以定义为金属与环境的化学相互作用导致的降解或破坏。桥梁工程结构主要受到两种类型的腐蚀：腐蚀性化合物与金属的直接反应和通过金属表面存在的水发生的腐蚀。

第一种腐蚀类型称为干腐蚀或高温腐蚀。一个例子是直接与氧气反应的金属。在金属铝和钢中，这只在生产过程中的较高温度下发生，会形成一层腐蚀产物。该层的密度对于确定是否在环境中发生进一步的腐蚀非常重要。如果腐蚀层非常致密，则可以保护金属免受进一步的湿腐蚀，如铝。在非合金钢中，该层称为轧制规模；它具有多孔性和渗透性，不能保护钢材免受腐蚀。

在桥梁工程结构中，潮湿环境中的腐蚀比干腐蚀更常见。当然，水存在于浸入水中或潮湿土壤中的金属结构表面。然而，暴露于大气的结构通常也会在表面具有（薄的）水层。这是由于金属的高表面能可以通过水吸附来降低。水本身不是反应物，但它是腐蚀反应的介质。湿腐蚀是一种电化学反应;金属离子溶解在水中，电流通过水传导是由于离子溶解在水中。金属本身也是一种良好的导体，因此电流链是封闭的。

2 桥梁工程结构耐久性设计

2.1 表面处理

表面处理是金属保护的一个非常重要的方面。由于保护系统的早期失效，忽视了足够的表面处理。选择用于保护金属免受环境影响的系统通常决定了必要的表面处理。有些系统对任何油、脂肪或残留的油迹都非常敏感。在工业应用中，可以避免波动环境（天气条件）的复杂情况，并且通常比室外应用更容易实现高质量的表面处理。高质量的表面处理需要按照ISO 12944-4、油漆和清漆等标准中给出的规范进行，通过防护涂料系统对钢结构进行腐蚀防护。

2.2 喷砂清理

喷砂清理是用于需要锚固图案和高度清洁度的油漆和涂料的优选表面制备方法。喷砂清理是唯一可以完全去除完整的轧制规模并且具有受控锚定图案的均匀粗糙度的方法。磨料喷射是表面上砂粒或其他类型的小硬颗粒的推进或射击。在喷嘴喷射中，推动磨料的力是压缩空气。过去，通常使用硅砂。

在离心轮式喷砂中，清洗原理是相同的。大型桨轮的旋转产生将磨料抛向表面的力。该方法通常仅限于工业用途。与露天清洁相比，使用的磨料是可回收的钢砂或喷丸。真空爆破是无尘喷砂清理的另一种选择。用过的磨料和去除的油漆通过真空除去，并输送到分离器。去除碎屑和细颗粒后返回研磨剂以再次使用。

2.3 有机涂料

保护桥梁工程结构免受腐蚀的最常用方法是使用有机涂层或涂料。涂料包含以下成分：（1）粘合剂，其负责薄膜的内聚力和金属表面上的粘合力。为了确保防腐蚀，粘合剂对侵蚀性化合物如盐的渗透性是最重要的。在过去十年中，由于环境和健康原因，使用的粘合剂已经发生了很大变化。（2）具有各种功能的颜料。在与基材直接接触的底涂层中，腐蚀防护涂层的应用是最广泛的。含有锌粉和ZnO2的含锌涂料被广泛使用。如果与钢材电接触，锌会破坏钢材。干膜中含有92-95%锌的富锌涂层与通过镀锌施加的锌层有很多共同之处。在顶部涂层中，片状颜料，例如玻璃或铝薄片，可以防止侵蚀性化合物的渗透。由于环境和健康原因，过去使用的一些颜料现在被禁止，例如含有镉的颜料。除了防腐蚀之外，还出于美观原因使用颜料。（3）溶剂和稀释剂通常仅是未硬化涂料的成分。它们在固化过程中蒸发或与粘合剂反应。它们提供所需的流动能力（粘度）。在基材上涂漆后，溶剂和稀释剂失去其功能。

2.4 镀锌

锌比钢更不贵，如果用作钢涂层，则会在钢之前腐蚀。在这种情况下，锌作为主动保护用于阴极保护钢。如果锌不能在空气中钝化，那么这种保护的有效期会很短，但锌会形成一层致密的氢氧化锌和碳酸盐（锌-铜绿）保护层。由于钝化，锌的腐蚀速率非常低。因此，如果锌涂层完全覆盖钢表面，它也将以类似于被动有机涂层的方式进行保护。每当锌层出现缺陷时，未被锌覆盖的区域将受到阴极保护。

3 结语

桥梁工程的耐久性极大地影响着桥梁工程的安全性和可靠性，因此必须采取合理的措施对其进行耐久性设计。施工单位和设计人员必须对工程结构耐久性设计方法进行充分的掌握，只有这样才能设计出高质量、安全、可靠的桥梁工程。