防腐技术在新疆地区桥梁施工中的应用

2014-12-25林涛

交通运输研究 2014年16期

林涛

（新疆交通建设管理局项目执行二处，新疆乌鲁木齐830002）

0 引言

在桥梁使用中，混凝土的防腐性和耐久性是影响其使用寿命的两个重要因素。盐渍土对桥梁混凝土具有很强的腐蚀性。在新疆地区盐渍土路段，桥梁构建物不仅经常受到化学作用的腐蚀，同时因受新疆地区特殊的气候条件的影响，其还会受到冻融循环和干燥交替的物理作用。因此，为保证桥梁的安全和使用寿命，在新疆地区进行桥梁施工时应做好防腐措施，防止盐渍土对混凝土和钢筋的腐蚀作用。

1 盐渍土地区桥梁构造物的腐蚀和危害

1.1 盐渍土地区桥梁构造物的腐蚀机理

1.1.1 水泥腐蚀机理

水泥腐蚀作用主要表现在以下两方面：

（1）化学腐蚀：盐渍土中的易容盐与水泥发生化学反应，从而引起混凝土的腐蚀；

（2）物理腐蚀：在潮湿状态下，混凝土通过毛细作用吸附可溶性液体，而在干燥时可溶性液体结晶，从而产生较大的结晶压力造成混凝土的开裂。

水泥的物理腐蚀作用远大于化学腐蚀作用。

1.1.2 钢筋的腐蚀机理

在钢筋混凝土中，氯盐的侵蚀作用是引起钢筋腐蚀的主要因素。氯离子对钢筋的腐蚀方式主要有以下几种：

（1）破坏钝化膜：氯离子在钢筋局部钝化膜处，造成pH值降低，从而破坏钝化膜；

（2）形成“腐蚀电池”：局部钝化膜的破坏，会使暴露出来的铁基体与钝化膜其他部位形成点蚀；

（3）氯离子的去极化作用：氯离子、二价铁离子以及氢氧根离子的相互作用，会产生沉淀，从而产生铁锈；

（4）氯离子的导电作用：氯离子的存在提高了腐蚀电池的效率，从而加剧了钢筋的腐蚀。

1.2 腐蚀对桥梁的危害

混凝土的腐蚀作用主要发生在混凝土的表面，其会造成混凝土强度的降低，从而进一步影响混凝土结构物的安全性和使用寿命。混凝土保护层在遭受破坏后，钢筋腐蚀的可能性增大。锈蚀的钢筋会出现体积膨胀现象，由此产生的膨胀应力作用于混凝土，从而引起混凝土表面的开裂和保护层的脱落，减低结构物的安全性。盐类对钢筋的腐蚀作用远大于碳化腐蚀作用。钢筋受到氯盐的腐蚀后，其表面作用会出现很深的蚀坑（见图1），严重破坏钢筋的强度和延性。

图1 钢筋的腐蚀示意图

2 防腐技术的应用

2.1 工程概况

本桥梁工程位于塔里木盆地北缘，所处地区为北温带、亚欧大陆腹地，该区域气候较为干旱，全年雨水较少，地下水位较高，且含盐量较大。当地下水位接近地面时，由于气候的原因，水分蒸发后，往往会在地表留下盐分，经过长期的作用之后，土壤中的含盐量慢慢增加，从而形成盐渍土。工程所在地盐渍土的分布范围较广，在该地区修建公路较易出现翻浆等病害问题。

通过对该地区的盐渍土取样并进行易溶盐试验，得出在工程所在地，土壤盐渍化现象普遍。该地区主要的盐渍土类型为因亚硫酸盐、硫酸盐为主的弱盐渍土、中盐渍土；以氯盐为主的弱盐渍土。盐渍土分布的路段和代表性总盐含量如表1所示。

表1 盐渍土类型表

2.2 本工程中应用的防腐措施

2.2.1 提高混凝土质量

（1）采用符合设计要求的高质量水泥，本工程桥梁基础和墩柱水泥采用C35～C40 抗硫酸盐水泥，同时将钢筋的混凝土保护层厚度控制在10～12cm以上。

（2）采取措施保证混凝土的密实度。模板施工时，应确保模板的质量；支模时，应做好支撑的固定作业；浇筑混凝土时，应保证不出现跑浆的问题；在进行混凝土振捣时，应确保充足的振捣，防止出现蜂窝、孔洞等问题。另外，在混凝土中掺入适量的优质粉煤灰，以改变混凝土的空隙结构，从而加强混凝土的密实度，同时减缓氯离子在混凝土中的扩散速度，以减轻腐蚀作用。

2.2.2 控制氯离子含量

施工中，盐渍土中对桥梁钢筋腐蚀作用最强的为氯离子。因此，在钢筋混凝土施工中，应严格控制氯离子的含量，通常情况下，氯盐掺量不得超过水泥重量的1%。另外，对于含有氯盐的混凝土，应做好振捣工作，以保证混凝土的密实度，同时混凝土养护时不得采用蒸汽养护。

2.2.3 混凝土表面涂防腐涂层

在本工程中，当进行桥梁承台、系梁、台身等与盐渍土直接接触的构筑物施工时，应在其接触表面涂一层沥青防腐层，以将混凝土与盐渍土隔开，减弱盐渍土对混凝土的腐蚀作用，从而提高混凝土的安全和使用寿命。

2.2.4 提高桥梁的防水功能

在钢筋混凝土中，钢筋发生腐蚀的主要原因为：混凝土保护层发生碳化、氯化物对钢筋的侵蚀作用。这两种原因都需要通过水的作用。因此，在本工程桥梁施工中，应做好桥梁结构的防腐措施，建筑第一道防腐屏障。从大量的桥梁检测资料中可知，由于桥梁防水层的破坏以及桥梁未建立完善排水设施，水从桥面渗入到桥面板下的梁、墩台等部位中，水的渗透造成了桥梁结构中混凝土保护层的过早碳化，并且加快了混凝土内部钢筋的腐蚀作用。从大量的旧桥检查和加固施工资料中得知：当空心板封头处出现混凝土开裂的问题时，水通过伸缩缝等部位，慢慢渗入到空心板的内部，水在混凝土内部中的长期作用，造成混凝土和钢筋的腐蚀。因此在桥梁的封头处，应确保混凝土的施工质量，提高混凝土的密实度，同时也可以采取措施做好混凝土的防水处理。

在桥梁的铰缝处，往往在桥梁的早期使用中会出现铰缝开裂的问题，从而引起桥面铺装层的纵向开裂，同时导致桥面防水层出现裂缝。铰缝处链接较为薄弱以及施工中无法保证施工质量是出现开裂的主要原因。在铰缝开裂处会引发严重渗水的问题，从而引起板翼缘处发生严重碳化，同时引起钢筋的锈蚀。因此，在桥梁设计中，应采取措施加强铰缝的连接，避免出现单板受力的现象，从而从整体上提高桥面防水层的质量。