淺談沿海地區(qū)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(jì)；防腐涂層；施工過(guò)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(guò)地區(qū)鹽結(jié)晶池、蝦蟹養(yǎng)殖池星羅棋布，水質(zhì)均對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物有腐蝕作用。橋梁設(shè)計(jì)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(duì)此地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅僅考慮到荷載作用下強(qiáng)度的安全性，而忽視了長(zhǎng)期使用過(guò)程中因環(huán)境作用引起的材料性能劣化，及對(duì)結(jié)構(gòu)安全性和舒適性的影響，這樣的設(shè)計(jì)是不完善的。 

針對(duì)以上情況，沿海高速公路設(shè)計(jì)上從混凝土的耐久性設(shè)計(jì)方案和防腐混凝土設(shè)計(jì)考慮，以確保工程質(zhì)量和安全，滿足橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、適用耐久的要求，滿足設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)正常運(yùn)營(yíng)的需要。 

2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)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(wèn)題，其主要表現(xiàn)在梁及墩部分混凝土開(kāi)裂，鋼筋銹蝕，混凝土鋼筋保護(hù)層厚度過(guò)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?chē)�，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(qiáng)度等受力性能，使混凝土保護(hù)層順筋脹裂。除此之外，凍融循環(huán)、堿骨料反應(yīng)等也將對(duì)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(jì)、防腐涂層的涂刷和施工過(guò)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(jì) 

3.1.1 配合比設(shè)計(jì)原則 

防腐混凝土的配合比設(shè)計(jì)在滿足混凝土強(qiáng)度，工作性的同時(shí)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(shí)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(lèi)材料的強(qiáng)度和工程性能，是通過(guò)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(duì)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(lèi)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(shí)選擇合理的級(jí)配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實(shí)度；大量試驗(yàn)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(shí)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(zhǎng)期保護(hù)鋼筋，延緩腐蝕破壞，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)壽命的最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)和有效的技術(shù)措施。 

3.1.3 配合比選定時(shí)的檢驗(yàn)項(xiàng)目 

防腐混凝土配合比除了對(duì)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(shí)還要檢驗(yàn)其坍落度、泌水率、含氣量、抗裂性、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、電通量、抗凍性、耐磨性、抗?jié)B性等多項(xiàng)指標(biāo)。由于電通量試驗(yàn)需要56d的時(shí)間，所以防腐混凝土的選定周期要遠(yuǎn)長(zhǎng)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(jì)主要根據(jù)腐蝕環(huán)境和涂層防腐年限來(lái)設(shè)計(jì)。大氣腐蝕環(huán)境種類(lèi)和環(huán)境特征見(jiàn)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(duì)于沿海項(xiàng)目，屬于海水iii類(lèi)環(huán)境，對(duì)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(shù)脂、聚氨酯為基礎(chǔ)的復(fù)合型涂層進(jìn)行防護(hù)。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(duì)中間層和底層起保護(hù)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(xiàng)目 試驗(yàn)條件 標(biāo)準(zhǔn) 

涂層外觀 抗老化試驗(yàn)4000h后 不粉化、不起泡、不龜裂、不剝落 

抗老化試驗(yàn)30d后 不起泡、不龜裂、不剝落 

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后 均勻、無(wú)流掛、無(wú)斑點(diǎn)、不起泡、不龜裂、不剝落 

抗氯離子侵入性 活動(dòng)涂層片抗氯離子侵入試驗(yàn)30d后 氯離子穿過(guò)涂層片的透過(guò)量在5.0×103mg/（cm2.d）以下 

3.3防腐混凝土的施工過(guò)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(shí)，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(shí)，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力容易開(kāi)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(hù)期間的溫度控制 

混凝土養(yǎng)護(hù)包括溫度和濕度兩方面，因此混凝土的養(yǎng)護(hù)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(hù)的同時(shí)，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(guò)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(shí)，混凝土內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，且有可能超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。所以，當(dāng)溫差不滿足要求時(shí)，最好不要拆模，大風(fēng)或氣溫急劇變化時(shí)不宜拆模。 

3.3.4嚴(yán)格控制混凝土保護(hù)層厚度 

要求在混凝土澆筑前，對(duì)已安裝好的鋼筋、預(yù)埋件以及鋼筋保護(hù)層墊塊進(jìn)行檢查。保護(hù)層墊塊形狀應(yīng)有利于保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性和鋼筋的定位，其抗?jié)B能力和抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于或等于主體混凝土，確保實(shí)際混凝土保護(hù)層厚度。 

4結(jié)束語(yǔ) 

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(lái)越多，對(duì)于橋梁混凝土的耐久性研究也越來(lái)越深入。提高橋梁防腐蝕性能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，特別是針對(duì)新建橋梁，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)仔細(xì)研究防腐蝕設(shè)計(jì)與耐久性設(shè)計(jì)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(hù)設(shè)計(jì)》 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(jì)》 

【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(qǐng)以pdf形式查看。