高铁站区钢结构锈蚀的研究及解决方案
魏伟
对于电化学腐蚀的原电池反应，阳极区表现为氧化反应：
Fe-2e-=2Fe2+(1)
阴极区，则表现为还原反应：
O?+2H?O+4e-=40H-(2)
游离的2Fe2+和OH-结合生成了Fe(OH)?絮状物，再经过空气中氧气的氧化，会形成Fe(OH)?沉淀。所以电化学腐蚀的总反应方程式如下所示。
4Fe+30?+6H?O=4Fe(OH)?(3)
这种化学反应常常发生在裸露、高温高湿、油漆破损的钢结构上。同时由于铁锈的积存，使空气中的水更容易聚集，导致电化学腐蚀的发展速度会随着锈蚀严重性的变大而变快。并且，腐蚀严重处不仅会影响该处的强度，还会造成应力集中，这又会加速钢结构的破坏。
(2)碳化作用。二氧化碳水泥中的碱Ca(OH)?反应生成CaCO?,从而导致钢筋所处环境pH值变小，严重影响钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性能。当pH值小于11时，钢筋就不再处于惰性状态。使钢筋更容易锈蚀。
(3)氯化作用。在盐碱地或者采用撒盐融冰的地区，往往会发生Cl渗透进入混凝土引起的钢筋锈蚀破坏。其中的化学反应原理与电化学腐蚀类似。
(4)碱集料反应。指的是混凝土中的碱和集料发生的破坏性膨胀反应。它的反应分为碱和硅酸盐的反
应与碱和碳酸盐的反应：
2Na?O+SiO?=Na?O·SiO?+H?O(4)CaMg(CO?)?+2NaOH=Mg(OH)?+CaCO?+Na?CO?
(5)
钢筋发生锈蚀后，疏松氧化物与混凝土间失去机械咬合作用从而影响粘结性能。当锈蚀逐渐严重，氧化物会产生向外膨胀力，最终导致结构破坏、混凝土开裂、钢筋裸露。并且，钢筋锈蚀会引起钢筋强度降低，影响建筑物安全性。
表1不同水灰比的混凝土冻融循环结果表
水灰比0.45水灰比0.55
冻融循质量损抗压强环次数失/%度/MPa
抗压强度损失/%
冻融循质量损抗压强环次数失/%度/MPa
抗压强度损失/%
0
038.90
0
0
019.66
0
25
0.20134.40
11.57
25
0.78915.15
22.94
50
0.30629.43
24.34
50
1.7759.95
43.39
70
0.40125.67
34.01
70
2.7634.37
70.54
Summary:钢结构因其轻质高强、施工简便等优点，被广泛用于高铁建设中。尤其是在新建成的高铁站区，钢结构占据了很大的比重。钢结构的耐腐蚀性差，
导致其容易产生锈蚀。根据锈蚀发生的部位、程度产生钢结构承载能力降低，混凝土膨胀破坏等严重后果。本论述为了应对高铁站区不同种类钢结构锈蚀的问题，通过逐类分析高铁站区普通钢结构锈蚀、钢筋混凝土锈蚀、杂散电流腐蚀、钢结构涂层的危害，分别给出相应的解决方案，以便在实际工作中起到参考的作用。
Key:高铁；车站；钢结构；锈蚀
:U292文献标志碼:A1概述
随着我国高铁的不断发展，高铁“八纵八横”网络的快速贯通。而高铁站区的快速建设，离不开钢结构的大量使用。因钢结构具有结构可靠性高、自重较
轻、抗震抗冲击性好、施工简便、装配快速等优越性，新建站房的雨棚、横
(3)
梁、支柱等，大量采用钢结构设计。然而，钢材料锈蚀会严重影响钢材料的力学性能，导致房建设备安全隐患的同时，还会随着时间的推移而愈发严重。
2锈蚀原因
2.1钢结构的锈蚀
普通钢结构锈蚀，主要分为化学腐蚀(干锈蚀)和电化学腐蚀(湿锈蚀)两种。
化学腐蚀(干锈蚀),指钢结构在日常工作中在氧化性介质接触(如：空气、氧、水蒸气、二氧化硫、氯等)成疏松氧化物的锈蚀。这种锈蚀在干燥条件下发生较缓慢，在高温高湿以及干湿交替情况下发生尤为迅速。电化学腐蚀(湿锈蚀)指钢结构表面与电解质溶液接触后产生电子转移的原电池反应。钢材在潮湿环境下与周围的杂质发生原电池反应，导致铁锈的产生。电化学腐蚀的发展速度会随着腐蚀的严重性变大而变快。
高铁站区的钢结构建筑物在日常工作运维中，经常处于高温高湿等不良工作环境，加剧了钢材的锈蚀可能。其中，最普遍发生锈蚀是电化学腐蚀。
对于电化学腐蚀的原电池反应，阳极区表现为氧化反应：(1)
阴极区，则表现为还原反应：(2)
游离的2Fe2+和OH-结合生成了Fe(OH)2