沿海地区混凝土结构防腐处理措施

沿海地区混凝土结构防腐处理措施1前言沿海高速公路沧州段位于渤海湾地区，路线经过地区盐结晶池、虾蟹养殖池星罗棋布，水质均对混凝土结构物有腐蚀作用。桥梁设计使用年限为100年。由于桥梁结构受海洋气候影响，易遭受风浪、水质及环境等多种因素造成结构物损伤而缩短其使用寿命。如果对此地区的桥梁结构设计仅仅考虑到荷载作用下强度的安全性，而忽视了长期使用过程中因环境作用引起的材料性能劣化，及对结构安全性和舒适性的影响，这样的设计是不完善的。针对以上情况，沿海高速公路设计上从混凝土的耐久性设计方案和防腐混凝土设计考虑，以确保工程质量和安全，满足桥梁结构设计安全可靠、经济合理、适用耐久的要求，满足设计使用年限内正常运营的需要。2钢筋混凝土结构的腐蚀机理在海洋环境下，混凝土桥梁结构存在着不同程度的问题，其主要表现在梁及墩部分混凝土开裂，钢筋锈蚀，混凝土钢筋保护层厚度过薄，混凝土抗水、有害离子渗透性及抗碳化能力差等。其主要原因是环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子渗入到钢筋周围，达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜，引起钢筋锈蚀，削减其有效截面，降低其粘结强度等受力性能，使混凝土保护层顺筋胀裂。除此之外，冻融循环、碱骨料反应等也将对混凝土造成破坏。3混凝土结构防腐处理措施为了保证混凝土的耐久性和抗腐蚀性，沿海高速混凝土的防腐处理措施从配合比设计、防腐涂层的涂刷和施工过程控制三方面着手进行处理。3.1防腐混凝土的配合比设计3.1.1配合比设计原则防腐混凝土的配合比设计在满足混凝土强度，工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量，降低水化热，减少收缩裂缝，提高密实度，采用合理的减水剂和引气剂，改善混凝土内部结构，掺入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。3.1.2原材料选择1水泥水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结，硬化形成的，水泥一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小，水化热低，干缩性小，耐热性、抗水性、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。故沿海高速的防腐混凝土对水泥的技术要求增加了游离氧化镁含量、碱含量、cl-含量等作出了具体要求。如下表2集料与掺合料集料这类材料的选择应考虑其碱活性，防止碱集料反应造成的危害，集料的耐蚀性和吸水性，同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密实度；大量试验表明了掺粉煤灰、矿渣、硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土内孔结构，填充内部空隙，提高密实度，高掺量混凝土还能抑制碱集料反应。3外加剂外加剂应采用减水率高、坍落度损失少、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且能与所用水泥有良好的相容性。另外有些地方还要求掺加钢筋阻锈剂，这种方法能够长期保护钢筋，延缓腐蚀破坏，实现设计寿命的最简单、最经济和有效的技术措施。3.1.3配合比选定时的检验项目防腐混凝土配合比除了对原材料要求严格（包括水泥的技术要求，砂石料的含泥量等），在选定配合比时还要检验其坍落度、泌水率、含气量、抗裂性、抗压强度、弹性模量、电通量、抗冻性、耐磨性、抗渗性等多项指标。由于电通量试验需要56d的时间，所以防腐混凝土的选定周期要远长于普通混凝土。3.2防腐涂层的涂刷3.2.1防腐涂层体系构成防腐涂层的涂层体系一般由封闭底漆和面漆，或封闭底漆、中间漆和面漆构成，其涂层体系的设计主要根据腐蚀环境和涂层防腐年限来设计。大气腐蚀环境种类和环境特征见下表。注1：某些特殊腐蚀环境和交叉腐蚀负荷作用下，腐蚀加剧。注2：海洋大气环境下，随湿度、温度的增大，腐蚀加剧。3.2.1防腐涂层体系品质及性能要求对于沿海项目，属于海水iii类环境，对桥梁盖梁外表面、柱外表面及地面以下1m范围内桩表面，均用环氧树脂、聚氨酯为基础的复合型涂层进行防护。其品质及性能要求如下：1防腐涂层应具有良好的耐碱性、附着性和耐蚀性。封闭底漆材料应具有低粘度和高渗透能力，能渗透到混凝土内起封闭孔隙和提高后续涂层附着力的作用；中间层涂料应具有较好的防腐蚀能力，能有效抵制外部有害介质的入侵；面层涂料应具有抗老化性，对中间层和底层起保护作用。各配套涂层应具有良好的相容性，即后续涂料涂层不能伤害到前一涂料所形成的涂层。2防腐涂层与混凝土的粘结力不小于1.5n/mm2，且应满足下表性能要求。项目试验条件标准涂层外观抗老化试验4000h后不粉化、不起泡、不龟裂、不剥落抗老化试验30d后不起泡、不龟裂、不剥落标准养护后均匀、无流挂、无斑点、不起泡、不龟裂、不剥落抗氯离子侵入性活动涂层片抗氯离子侵入试验30d后氯离子穿过涂层片的透过量在5.0×103mg/（cm2.d）以下3.3防腐混凝土的施工过程控制3.3.1严格控制混凝土的入模温度控制混凝土的入模温度主要是防止混凝土出现裂缝。同样的混凝土，入模温度高的其温升值比入模温度低的大许多。在气温很高时，更要采取措施降低混凝土的入模温度。但是如果入模温度降低太多，则接触气温的表面比内部硬化更快，等到内部升温而膨胀时，表面产生拉应力容易开裂。冬天用热混凝土比夏天用冷混凝土更加有利。3.3.2严格养护期间的温度控制混凝土养护包括温度和湿度两方面，因此混凝土的养护不仅仅是浇水，还要注意控制混凝土温度的变化。在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现大的差异，采取保温和散热的综合措施，防止温差过大。3.3.3严格控制拆模期间的温度一般情况下，结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20℃时，混凝土内就会产生较大的温差应力，且有可能超过混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂。所以，当温差不满足要求时，最好不要拆模，大风或气温急剧变化时不宜拆模。3.3.4严格控制混凝土保护层厚度要求在混凝土浇筑前，对已安装好的钢筋、预埋件以及钢筋保护层垫块进行检查。保护层垫块形状应有利于保护层厚度的准确性和钢筋的定位，其抗渗能力和抗压强度应大于或等于主体混凝土，确保实际混凝土保护层厚度。4结束语由于基础建设的快步发展，处于海洋环境下的混凝土工程也越来越多，对于桥梁混凝土的耐久性研究也越来越深入。提高桥梁防腐蚀性能是一项系统工程，特别是针对新建桥梁，从设计环节就应仔细研究防腐蚀设计与耐久性设计的方法、材料的选用以及施工工艺等，为保证结构整体的耐久性能打下良好的基础。参考文献【1】《沿海地区钢筋混凝土桥梁的腐蚀及防护设计》闻宝联1王新刚2杨亮3王文欣3【2】《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（jtg/tb07-01-2006【3】《沿海高速公路两阶段施工图设计》【4】《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》jt/t695-2007注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。