浅谈滨海区域混凝土桥梁防腐技术的应用.pdf

安徽建筑 2 0 1 1年第 5期 ( 总 1 8 0期 ) 浅谈滨海 区域混凝土桥梁防腐技术的应用 Discussion on Ant i -C , or rosion T echn0l ogy of Concrete Bridges i n Coastal Regions 胡 应林 ( 中 国 十 七 冶 集 团 路 桥 工 程 技 术 公 司， 安 徽 马 鞍山 2 4 3 0 0 0 ) 摘 要 ： 文章从混凝土腐蚀机理、 防腐混凝土配合比设计与施工、 混凝土涂装、 防腐工程质量控制等方面， 介绍了混凝土桥梁的一般与特殊防腐技 术及施工要点 ， 其 中表面涂层防腐技 术已在 天津滨海新 区特 大桥 工程 中得到 了应 用， 效果 良好 。 关键词 ： 腐蚀机理； 表面徐层； 防腐混凝土施工； 质量控制 中图分类号 ： U 4 4 5 7 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 5 一 O 1 5 3 0 3 1 工程概 况 天津市滨海新区海景大道南延线工程独流减河 特大桥位于天津市大港区境 内的独流减河上 ， 距人海 口约 5 k in。 该工程场地地势低洼 ， 地下水丰富， 河水为 海水 和淡水混合 体 ，地表 水和地下 水中均富 含 c 1 、 S 0 4 2 一 等多种 离子 ， 水化学类 型主要 为 C 1 - N a型 ， 水 质 对 于混凝土一般会产生结 晶类腐蚀 和结晶分解 复合 类腐蚀。 设计要求上部结构混凝土采取 E级防护， 墩柱、 防撞墙和桥面铺装混凝土采取 F级防护， 桩基 、 承台、 系梁 、 盖梁等结构混凝土采取 D级 防护 。 2 腐蚀机理及 防腐技术 2 1 腐蚀机理 滨海地区， 由于空气和水中含有大量氯离子， 氯 离子是一种穿透力极强的腐蚀介质， 当氯离子渗透到 达钢筋表 面，氯离子浓度较高的钢筋表面首 先破 坏 ， 成为活化态。在氧和水共同作用下， 活化的钢筋表面 形成一个小阳极 ， 未活化的钢筋表面成为阴极， 结果 阳极金属铁溶解 ， 形成腐蚀坑， 一般称这种腐蚀为点 腐蚀。这个过程主要有下列反应 ： F e + 2 C 1 一 + 2 H 2 O = F e ( O H ) 2 + 2 H C 1 4 F e ( O H) 2 + 0 + 2 H 2 O = 4 F e ( O H ) 3 ( 铁锈) F e ( O 若继续失水就形成水化氧化物 F e O H ( I 为红锈) ， 一部分 氧化不完全 的变成 F e ， 0 ( 即为黑锈) ， 在钢筋表面形 成锈层 。 由于钢筋被腐蚀 、 体积膨胀( 约 2 5 倍 ) ， 混凝土 产生裂纹。腐蚀物质从裂纹处进一步浸入， 腐蚀将不 断向内部发展， 加速钢筋的腐蚀 、 体积膨胀， 从而降低 混凝土强度。 2 2防腐技术 海滨地 区混凝土 防腐技术可分 为一 般防腐和特 殊防腐技术 。 一般防腐技术是通过设计 、 施 工 ， 最大限 收稿 日期 ： 2 0 1 1 一 O 6 1 3 作者简介 ： 胡应林 ( 1 9 7 2 一) ， 男， 毕业 于西安建 筑科技 大学 ， 工程师 。 国家注册一级 建造 师， 主要 从事路桥施工技 术方面 的工作。 防腐混凝 土配合 比 表 1 耐老化试验 1 0 0 0 h后 涂层外观 耐碱试验 3 0 d 标准养护后 抗 氯 离 子活动 涂层 片抗氯 离子 渗透性 渗透试验 3 0 d后 不粉化 、 不起泡 、 不龟裂 、 不剥落 不起泡 、 不龟裂 、 不剥落 底层 +中 均匀 、 无流挂 、 无 斑点 、 不 起泡 、 间层 +面 不龟裂、 不剥落等 层的复合 氯离子 穿过涂 层片 的渗透量在抹詹 5 01 O - 3 m g ( c m d ) 以下 度地提高混凝土本身的抗氯离子渗透性， 以限制环境侵蚀介质( 氯化物、 氧和水等) 渗透混凝土 ， 从而预 防钢筋锈蚀。 天津独流减河特大桥采取的一般防腐技术为：提高混凝土强度 等级( 本工程桩基、 下部构造均采用 C 3 5 级混凝土， 以增加混凝土的抗渗 性能 ) ； 加大钢筋混凝土保护层厚度( 该桥桩基净保护层设计为 7 e ra， 立柱净保护层为 5 c m) ； 有效处理施工缝( 本桥桩头嵌入承台 1 5 e ra， 立 柱嵌入盖梁 2 c m， 避免结合部存在施工缝， 而加速该处钢筋的锈蚀) 。 特殊防腐技术是采用混凝土表面涂层、 钢筋阻锈剂等防腐蚀材料 ， 通过防腐混凝土施工技术的应用， 提高混凝土结构的防腐蚀性能。 3 混凝土 防腐技术应用 3 1混凝土配合比设计 混凝土本身的内在质量是提高防腐性能的重要因素，做好防腐混 凝土的配合比设计工作， 一方面提高混凝土的强度等级 ， 另一方面是合 理选用混凝土的防腐外加剂和掺合料。防腐外加剂具有增强混凝土抵抗 复合盐类 ( 硫酸盐 、 镁 离子 、 氯离 子等 ) 的腐蚀破坏能力 ， 增加混凝 土密实 度和提高混凝土 的阻锈能力及抗渗等级。 水 泥 品 质 要 求 ：c 含 量 不 超 过 8 ，水 泥 细 度 不 得 大 于 3 5 0 m2 k g ， 游离氧化钙不超过 1 5 。 水灰 比及 水泥用量 ： 混凝 土最大水胶 比控制在 0 4以下 ， 最大 氯 离子含量 O 0 6 ， 最大碱含量 3 0 k g m 3 , 水泥最大用量控 制在 3 5 0 k g m 。 外加剂选用： 选用大掺量的矿粉， 掺量为1 4 0 k g m 1 5 0 k 咖 ， 箱梁 匡 安 运 乖 刀 寅 上 ： 月 _ 2 0 1 1年第 5期( 总 1 8 0期 ) 安徽建筑 适 L 呈 开 乙 孑 王 目 曩 图 1 底漆施工效果图 图 2中间漆、 面 漆施工效果图 外加剂选用 T M3 0型防腐阻锈剂 ， 桩基和下部构 造选用 S l t A型混凝土防腐剂 。 3 _ 2防腐混凝土的施工要点 混凝土振捣均匀和密实。拌和物振捣必 须做到均匀密实，泵送混凝土的坍落度不应过 大 ， 以免离析 、 泌水 ， 当浇筑层 的高度较大 时， 尤 其应控制拌和物坍落度。 混凝土的养护。混凝土的养护包括混凝 土的温度和湿度控 制 ，新 浇混凝土应 及早开始 养护 ， 避免水分的蒸发 ， 尤其应注意初 期的保 湿 养护工作 ， 避免新浇表 面过早暴露在空气中。钢 筋混凝土不得用海水养护 。 混凝土保护层控制。 混凝土浇筑前， 应仔 细检查保护层垫块的位置 、 数 量和紧固程度 。 3 3表面涂层防腐施工 3 3 1涂 层 性 能 本工程设计要求对桩基 、 墩柱 、 系梁 ， 尤其 是河水位变化部位结构进行混凝土表面防腐涂 层处理 。 底层采用湿围化环氧封 闭漆 ，中间涂层采 用湿 固化厚浆 型环氧涂料 ，它有 良好 的抗 冲击 性 和附着力 ， 耐酸 、 耐碱 、 封闭性能强 ， 用 于底层 和面层之间 ， 以起到 良好的保护作用。 表面涂层采用 丙烯酸聚氯脂面漆 ，因其具 有结构致 密 、 耐候性强 、 耐化 学腐蚀 、 高柔韧 性 和耐磨等特点 ， 所以作为面层涂料有很好的装饰性和保护性 。 3 3 2涂装施工工艺 施工程序 ： 底层处理一封闭漆施工( 氧封闭底漆 5 0 x m) 一 中间漆的施工 ( 湿 固化环氧厚浆 中间漆 2 0 0 p ,m厚 ) 一面漆 施工 ( 丙烯 酸聚氨酯 面漆 8 m 厚 ) 。 3 3 2 1 底层 处理 采用涂层保护时， 混凝土的龄期不应少于2 8 d ， 并应通过验收合格。 如 混凝土的龄期少于 2 8 d需要涂装时 ， 须通过试验确定。 混凝土表面存在的各种预埋件、 裂缝、 缺陷等， 在涂装前处理完毕。 彻底除去混凝土表面上的污染物及其它松散附着物， 必要时可用适当 溶剂抹 除油污 。 清理后的混凝土表面， 最好用饮用水冲洗干净， 混凝土表面应无油污 等影响涂层质量的物质， 并用改性环氧腻子修补平整。 饮用水冲洗后残留在混凝土表面上的水珠、 水迹可用棉布 、 海绵等吸 湿工具抹去， 然后待混凝土自然风干， 表干区涂装前的混凝土表面的含水量 不宜大于 6 。 3 3 2 2涂层施 工 对来料进行检验， 检查其材料质量证明书； 对来料有怀疑时， 应进行复 验 。 严格按照生产厂家的说明书中原料成份比例和程序由专人进行配料， 配料后经熟化后使用。 封闭漆可喷涂 、 刷涂， 不得漏涂。 封闭漆施工完 2 4 h后即可施工中间漆。 面漆施工时，应检查中间漆表面的情况，彻底清除其表面的灰尘、 泥 土、 油污， 并根据其中间漆表面情况， 确定是否采取细砂布打磨。一般情况下， 中间漆施工一周后都需进行打磨， 以增加其附着力。 3 3 3 涂装质量控制 3 _ 3 3 1 一般要求 涂料材料的采购必须严格控制，生产厂家必须提供涂料产品合格证、 材料质保书， 对参加施工作业的操作人员进行培训和交底， 使操作人员了解、 掌握本工程的各项技术要求 、 质量标准。 涂装前对混凝土基层进行检查， 符合要求后方可进行涂装。 各道工序做好施工记录， 每道涂料有湿膜厚度检查记录， 湿膜厚度检查 采用湿膜厚度测量仪， 并对照湿膜和干膜的对应关系进行厚度控制 ， 发现厚 度不足应及时予以修补 由专职技术人员负责质量管理， 并认真作好施工工序自检记录， 包括 涂装日期、 涂装环境、 油漆型号和用量、 涂装部位、 干膜厚度、 漆膜外观等。 底漆漆后表面必须达到均匀 ， 无露底、 无针孑 L 、 无流挂、 无皱纹等不良 现象。 中间层涂料涂装必须在底层完成后进行， 间隔时间按产品说明要求。 同一面的面层应用同一批涂料 ；所有涂料在施涂前和施涂过程中， 均 应充分搅拌， 使涂料均匀。 涂装表面应颜 色一致 ， 无疙瘩 、 在距 1 5 m处 ， 斜视 、 正视不接蹉 、 无刷 纹 。 每次调配的涂料必须在规定时间内完成 ， 不可因涂料固化变稠后再稀 释使用。 3 3 3 2 检验指标 涂装前应先进行涂装试验。涂装试验应测定各层涂料耗用量( J i l l 2 ) 、 湿 膜厚度、 干膜厚度和粘结强度， 满足设计要求方可进行规模施工。 涂装时的膜厚控制 ： 根据经试验确定每种油漆的湿膜厚度与干膜厚度 的对应关系和涂布率 ， 施工时通过及时测量湿膜厚度的方法控 制干膜厚度 在 ( 下 转第 1 9 0页 ) 虽 2 0 1 1年第 5期f 总 1 8 0期 ) 安徽建筑 佥 则 、 或 淦 与 则 量 发 己 囫 量 魁 牺 含水量( ) 图 1 水泥石灰总掺入量为 8 时稳定 土干密度和含水量关系曲线 图 图 2稳定土强度与水泥石灰比关系图 掺入量相同的情况下， 水泥剂量由2 增加至 4 时， 稳定土的 强度提高了7 5 。 图 2为水泥石灰总剂量分别为 8 、 1 0 、 1 2 U - j ，稳定土 7 d无侧限抗压强度与水泥石灰比关系图，由图可知在水泥石 灰比相同情况下稳定土随水泥石灰总剂量的增加而增大 ； 在水 泥石灰总剂量一定的条件下 ， 水 泥石灰 比的变化对稳定土强度 影响较大 ，随着水泥石灰配合 比的减小稳定土 7 d强度逐渐减 小 ， 分析其原 因为 ： 由于试验过程中保持水泥石灰总量不变 ， 随 着水泥石灰比减小意味着水泥掺入量降低 ，而石灰掺人量增 大 ， 水泥水化与硬凝都较快 ， 稳 定土早期强度主要 由于水 泥作 用， 因此随着水泥剂量减小稳定土7 d强度也逐渐降低。 5 水泥石灰稳定粉砂土强度影响 因素分析 水泥石灰稳定 土的强度形成机理 比较复杂 ， 除水泥标号 、 石灰等级以及土质本 身特性外 ， 通过实验结果可知对 于水 泥石 灰稳定皖北粉砂土影 响主要有 ： 水泥石灰总掺入量的影响， 在标准养护条件下， 水泥石 灰 比一定的情况下 ，水泥石灰稳定皖北粉砂土 的 7 d 无侧限抗 压强度 随水泥石灰总掺人量的增加而增大 ； 水泥石灰比的影响，对比水泥石灰稳定土的各种实验 方案结果可知 ， 在水泥石灰 总掺人量一定的情况下 ， 水泥石灰 稳定皖北粉砂土的强度受水泥石灰比影响较大，其 7 d无侧限 抗压强度随水泥石灰比的减小而减小。 6 小结 试验结果表明 ：水泥石灰总掺入量和水泥石灰比是影 响 水泥石灰稳定皖北粉砂土强度的主要 因素。 在水泥石灰比一定 的情况下， 水泥石灰稳定土的强度随水泥石灰掺入总剂量的增 加而增大； 在水泥石灰总剂量一定的条件下， 水泥石灰比的变 化对稳定土强度影响较大， 随着水泥石灰配合比的减小稳定土 7 d 强度逐渐减小。本课题中水泥掺入量较小， 因此参考石灰稳 定土的抗压强度标准， 本课题中所有水泥石灰稳定土方案所得 强度均满足二级公路路基强度要求 。 参考文献 1 J T G E 5 1 2 0 0 9 ，公路 工程无机结合料稳定材料试验 规程( s 】 北京 人 民交通出版社 ，2 0 0 9 2 钱德玲 土力学【 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ，2 0 0 9 3 陈忠达路基路面工程 M E 京： 人 民交通出版社 ，2 0 0 9 扣 和 和 扣扣 和 扣 扣扣 扣和 扣扣 扣扣 扣和 和 扣和 扣扣扣 扣 扣 扣和 扣扣 扣 扣 和和 ( 上接第 1 5 4页) 配套规定的数值， 并可及时控制涂装的均匀性。 涂层验收时， 每 5 0 m ： 随机取一个点 ， 进行涂层干膜厚度测定。 涂层 附着力检测 ：最后一道涂层涂装完毕 ，自然干燥 后 ， 可进行涂层附着力 的自检。采用“ 打叉法” 对涂层附着力进 行 自检 ， 以打叉处漆膜不被透 明胶带拉脱 ( 混凝土被拉开 的情 况除外) 为合格； 涂层验收时， 采用拉脱法测定涂层附着力， 以 不小 于 1 5 MP a 为合格。 涂层验收 ： 竣工验 收应在涂装完成后 1 4 d内进行 ， 验收 时应提交下列资料 ：各种涂料出厂合格证或质量检验文件 ； 原 设计文件或设计变更文件； 涂装施工记录等。 4 结语 滨海地区气候对桥梁混凝土的腐蚀，会造成混凝土结构 强度的渐变衰减， 不对其实施有效防腐处置， 将会大大缩短桥 梁的使用寿命。综合采用一般防腐和特殊防腐技术， 科学选用 混凝土原材料 、 外加剂 ， 严格施工工艺控制 ， 优化混凝土配合 比 设计 ， 将会改 良混凝土结构性能 ， 对提 高其抗腐蚀能力 、 耐久陛 具有显著效果。 随着我国滨海地区发展战略的实施，基础设施建设将会 如火如荼， 由此必将进一步推动防腐混凝土施工技术的发展。 参考文献 1 J T G T B 0 7 0 1 2 0 0 6 ， 公路工程混凝土结构防腐技术规范 s 北京 人民交通出版社， 2 0 0 6 2 J T T 6 9 5 2 0 0 7 ， 混凝 土桥 梁结构 表面涂层防腐技术条件 s 北京 人民交通 出版社，2 0 0 7 善