淺談沿海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)防腐處理措施

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摘要：本文從沿海高速公路所處海洋iii級腐蝕環(huán)境出發(fā)，逐步找尋混凝土結(jié)構(gòu)防腐處理措施。 

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；配合比設(shè)計；防腐涂層；施工過程控制  abstract: this article from the coastal highway department marine grade iii corrosion environment, gradually find the concrete structure corrosion prevention treatment measures.  key words: concrete structure; mix design; anticorrosive coating; construction process control  1前言  沿海高速公路滄州段位于渤海灣地區(qū)，路線經(jīng)過地區(qū)鹽結(jié)晶池、蝦蟹養(yǎng)殖池星羅棋布，水質(zhì)均對混凝土結(jié)構(gòu)物有腐蝕作用。橋梁設(shè)計使用年限為100年。由于橋梁結(jié)構(gòu)受海洋氣候影響，易遭受風(fēng)浪、水質(zhì)及環(huán)境等多種因素造成結(jié)構(gòu)物損傷而縮短其使用壽命。如果對此地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計僅僅考慮到荷載作用下強度的安全性，而忽視了長期使用過程中因環(huán)境作用引起的材料性能劣化，及對結(jié)構(gòu)安全性和舒適性的影響，這樣的設(shè)計是不完善的。  針對以上情況，沿海高速公路設(shè)計上從混凝土的耐久性設(shè)計方案和防腐混凝土設(shè)計考慮，以確保工程質(zhì)量和安全，滿足橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠、經(jīng)濟合理、適用耐久的要求，滿足設(shè)計使用年限內(nèi)正常運營的需要。  2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機理  在海洋環(huán)境下，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)存在著不同程度的問題，其主要表現(xiàn)在梁及墩部分混凝土開裂，鋼筋銹蝕，混凝土鋼筋保護層厚度過薄，混凝土抗水、有害離子滲透性及抗碳化能力差等。其主要原因是環(huán)境介質(zhì)中的氯離子或混凝土原材料中的氯離子滲入到鋼筋周圍，達(dá)到一定濃度后破壞鋼筋的鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，削減其有效截面，降低其粘結(jié)強度等受力性能，使混凝土保護層順筋脹裂。除此之外，凍融循環(huán)、堿骨料反應(yīng)等也將對混凝土造成破壞。  3混凝土結(jié)構(gòu)防腐處理措施  為了保證混凝土的耐久性和抗腐蝕性，沿海高速混凝土的防腐處理措施從配合比設(shè)計、防腐涂層的涂刷和施工過程控制三方面著手進(jìn)行處理。  3.1 防腐混凝土的配合比設(shè)計  3.1.1 配合比設(shè)計原則  防腐混凝土的配合比設(shè)計在滿足混凝土強度，工作性的同時應(yīng)考慮盡量減少水泥用量和用水量，降低水化熱，減少收縮裂縫，提高密實度，采用合理的減水劑和引氣劑，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，摻入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。  3.1.2 原材料選擇  1 水泥  水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)，硬化形成的，水泥一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞，因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性、抗水性、抗腐蝕性、抗凍性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇。故沿海高速的防腐混凝土對水泥的技術(shù)要求增加了游離氧化鎂含量、堿含量、cl-含量等作出了具體要求。如下表    2 集料與摻合料集料  這類材料的選擇應(yīng)考慮其堿活性，防止堿集料反應(yīng)造成的危害，集料的耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；大量試驗表明了摻粉煤灰、礦渣、硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，填充內(nèi)部空隙，提高密實度，高摻量混凝土還能抑制堿集料反應(yīng)。  3 外加劑  外加劑應(yīng)采用減水率高、坍落度損失少、適量引氣、能明顯提高混凝土耐久性且能與所用水泥有良好的相容性。另外有些地方還要求摻加鋼筋阻銹劑，這種方法能夠長期保護鋼筋，延緩腐蝕破壞，實現(xiàn)設(shè)計壽命的最簡單、最經(jīng)濟和有效的技術(shù)措施。  3.1.3 配合比選定時的檢驗項目  防腐混凝土配合比除了對原材料要求嚴(yán)格（包括水泥的技術(shù)要求，砂石料的含泥量等），在選定配合比時還要檢驗其坍落度、泌水率、含氣量、抗裂性、抗壓強度、彈性模量、電通量、抗凍性、耐磨性、抗?jié)B性等多項指標(biāo)。由于電通量試驗需要56d的時間，所以防腐混凝土的選定周期要遠(yuǎn)長于普通混凝土。  3.2 防腐涂層的涂刷  3.2.1 防腐涂層體系構(gòu)成  防腐涂層的涂層體系一般由封閉底漆和面漆，或封閉底漆、中間漆和面漆構(gòu)成，其涂層體系的設(shè)計主要根據(jù)腐蝕環(huán)境和涂層防腐年限來設(shè)計。大氣腐蝕環(huán)境種類和環(huán)境特征見下表。    注1：某些特殊腐蝕環(huán)境和交叉腐蝕負(fù)荷作用下，腐蝕加劇。  注2：海洋大氣環(huán)境下，隨濕度、溫度的增大，腐蝕加劇。  3.2.1 防腐涂層體系品質(zhì)及性能要求  對于沿海項目，屬于海水iii類環(huán)境，對橋梁蓋梁外表面、柱外表面及地面以下1m范圍內(nèi)樁表面，均用環(huán)氧樹脂、聚氨酯為基礎(chǔ)的復(fù)合型涂層進(jìn)行防護。其品質(zhì)及性能要求如下：  1 防腐涂層應(yīng)具有良好的耐堿性、附著性和耐蝕性。封閉底漆材料應(yīng)具有低粘度和高滲透能力，能滲透到混凝土內(nèi)起封閉孔隙和提高后續(xù)涂層附著力的作用；中間層涂料應(yīng)具有較好的防腐蝕能力，能有效抵制外部有害介質(zhì)的入侵；面層涂料應(yīng)具有抗老化性，對中間層和底層起保護作用。各配套涂層應(yīng)具有良好的相容性，即后續(xù)涂料涂層不能傷害到前一涂料所形成的涂層。  2 防腐涂層與混凝土的粘結(jié)力不小于1.5n/mm2，且應(yīng)滿足下表性能要求。  項目 試驗條件 標(biāo)準(zhǔn)  涂層外觀 抗老化試驗4000h后 不粉化、不起泡、不龜裂、不剝落  抗老化試驗30d后 不起泡、不龜裂、不剝落  標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護后 均勻、無流掛、無斑點、不起泡、不龜裂、不剝落  抗氯離子侵入性 活動涂層片抗氯離子侵入試驗30d后 氯離子穿過涂層片的透過量在5.0×103mg/（cm2.d）以下  3.3防腐混凝土的施工過程控制  3.3.1嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度  控制混凝土的入模溫度主要是防止混凝土出現(xiàn)裂縫。同樣的混凝土，入模溫度高的其溫升值比入模溫度低的大許多。在氣溫很高時，更要采取措施降低混凝土的入模溫度。但是如果入模溫度降低太多，則接觸氣溫的表面比內(nèi)部硬化更快，等到內(nèi)部升溫而膨脹時，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力容易開裂。冬天用熱混凝土比夏天用冷混凝土更加有利。  3.3.2嚴(yán)格養(yǎng)護期間的溫度控制  混凝土養(yǎng)護包括溫度和濕度兩方面，因此混凝土的養(yǎng)護不僅僅是澆水，還要注意控制混凝土溫度的變化。在濕養(yǎng)護的同時，應(yīng)該保證混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度和所接觸的大氣溫度之間不出現(xiàn)大的差異，采取保溫和散熱的綜合措施，防止溫差過大。  3.3.3嚴(yán)格控制拆模期間的溫度  一般情況下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件芯部混凝土與表層混凝土之間溫差、表層混凝土與環(huán)境之間的溫差大于20℃時，混凝土內(nèi)就會產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，且有可能超過混凝土的抗拉強度，導(dǎo)致混凝土開裂。所以，當(dāng)溫差不滿足要求時，最好不要拆模，大風(fēng)或氣溫急劇變化時不宜拆模。  3.3.4嚴(yán)格控制混凝土保護層厚度  要求在混凝土澆筑前，對已安裝好的鋼筋、預(yù)埋件以及鋼筋保護層墊塊進(jìn)行檢查。保護層墊塊形狀應(yīng)有利于保護層厚度的準(zhǔn)確性和鋼筋的定位，其抗?jié)B能力和抗壓強度應(yīng)大于或等于主體混凝土，確保實際混凝土保護層厚度。  4結(jié)束語  由于基礎(chǔ)建設(shè)的快步發(fā)展，處于海洋環(huán)境下的混凝土工程也越來越多，對于橋梁混凝土的耐久性研究也越來越深入。提高橋梁防腐蝕性能是一項系統(tǒng)工程，特別是針對新建橋梁，從設(shè)計環(huán)節(jié)就應(yīng)仔細(xì)研究防腐蝕設(shè)計與耐久性設(shè)計的方法、材料的選用以及施工工藝等，為保證結(jié)構(gòu)整體的耐久性能打下良好的基礎(chǔ)。    參考文獻(xiàn)  【1】《沿海地區(qū)鋼筋混凝土橋梁的腐蝕及防護設(shè)計》 聞寶聯(lián)1王新剛2楊亮3王文欣3  【2】《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（jtg/t b07-01-2006  【3】《沿海高速公路兩階段施工圖設(shè)計》  【4】《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》 jt/t695-2007  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以pdf形式查看。