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V o l. 11 №3
W est Ch ina Exp loration Engineering
66 M ay. 1999
地铁迷流对钢筋混凝土中钢筋
腐蚀的模拟试验研究
蔺安林周晓军
(西南交通大学土木工程学院成都 610031)
摘要依据地铁迷流对地下埋设的金属管线和钢筋混凝土主体结构中钢筋发生阳极氧化的电化学腐
蚀机理, 模拟了钢筋混凝土试件处于水和土壤中的两种腐蚀介质, 并就混凝土中的钢筋在不同外电压时
发生的腐蚀进行了试验, 同时测定了当混凝土试件处于两种腐蚀介质时, 其中钢筋发生电化学腐蚀的电
化学当量和腐蚀速率。通过实验数据分析, 得出钢筋的电化学当量和腐蚀速率受其所在腐蚀环境介质的
影响, 其在自然腐蚀状态下的电化学当量不适用于计算地铁迷流在混凝土中对钢筋产生的腐蚀量。
关键词地铁钢筋混凝土电化学腐蚀电化学当量腐蚀速率
0 引言体结构的强度和耐久性, 甚至酿成灾难性的事故。如香
地铁迷流, 又称地铁杂散电流, 主要是指由采用直港曾因地铁迷流引起煤气管道的腐蚀穿孔, 而造成煤
流供电牵引方式的地铁列车在地下铁道运行时泄漏到气泄漏的事故〔7〕。北京地铁第一期工程投入运营数年
道床及其周围土壤介质中的电流。国内北京、天津、上后, 其主体结构钢筋发现严重腐蚀, 隧道内水管腐蚀穿
海、广州和香港地铁均采用直流电力牵引的方式。在这孔, 仅东段部分区段更换穿孔水管 54 处〔2〕。天津地铁也
种供电方式当中, 列车直流牵引系统采用正极接接触存在着水管被迷流迅速蚀穿的情况〔7〕。在国外, 如日
网, 而走行轨兼作负回流线。在地铁建成并投入运营的本、美国、法国、意大利、英国、加拿大和俄罗斯等国的
初期, 走行轨与道床之间的绝缘程度较高, 即轨、地过地铁也存在地铁迷流腐蚀的问题〔1, 11, 12〕。在我国, 地铁
渡电阻值较大, 由走行轨泄漏到土壤介质中的迷流也作为城市重要的交通工具正得到迅速发展。除北京、上
较少。但是随着地铁运营时间的推移, 由于受到不可避海、香港、天津和广州地铁已投入运营外, 目前深圳、青
免的污染、潮湿、渗水、漏水和高地应力破坏等因素的岛、南京地铁也正在规划之中。由于地铁是一种复杂的
影响, 使地铁车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降地下工程, 其结构在施工完成后已定型。经若干年运营
低或先期防护措施失效, 势必增大了由走行轨泄漏到后, 要对主体结构因迷流腐蚀而进行更换或翻修则十
土壤介质中的杂散电流, 即迷流。如北京地铁一期工程分艰难的。因此, 对地铁迷流引起主体结构中钢筋腐蚀
中的木樨地至崇文门段, 其轨、地过渡电阻值最高为问题的研究无疑具有重要现实的意义。
741 km , 而最低为 0. 16 km , 后者仅是前者的 0. 22‰, 1 地铁迷流腐蚀的基本机理
很显然如此低的过渡电阻区段必然会泄漏很大的杂散地铁迷流对埋地金属管线和混凝土主体结构中钢
电流〔3〕。北京地铁采用DC750V 直流电压牵引, 实测的筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀, 其发生腐蚀的机理
结果表明, 列车在启动和运行时流入地下的迷流值一是: 电极电位较低的金属失去电子被氧化而变成金属
般要大于 100A〔1〕。而上海地铁采用额定电压为离