防腐与防尘技术应用在桥梁伸缩装置在设计与养护工程的意义

农建华

【摘 要】桥梁伸缩缝具有一定的使用年限，它是桥梁工程中使用到的一个重要附件，我国早期侧重于桥梁结构的研究而对于桥梁伸缩缝的研究较为滞后，随着我国各个工程建筑领域施工工艺的不断革新，目前针对于桥梁附件的研究得到了学术界与工程施工领域的重视。其中，防腐与防尘技术在桥梁伸缩装置中的应用取得了良好的效果，通过对我国大量的桥梁伸缩缝的综合调查发现，桥梁伸缩缝早期损坏的原因与安装槽口的深度和伸缩装置不合适存在直接的关系，此外混凝土裂纹及止水带破损漏水也会导致桥梁伸缩缝的早期损坏。

【关键词】防腐与防尘技术;桥梁伸缩装置;设计与养护;应用研究

【中图分类号】U445.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）02-0093-03

1 常见的桥梁伸缩装置病害及其维修与养护

常见的桥梁伸缩装置病害有混凝土龟裂、止水带破损、混凝土点蚀和麻面、混凝土破损和边梁断裂、中梁断裂、中梁错位、缺少预埋钢筋、桥台错位、结构物间隙过大、桥面镂空与梁端缺陷、伪劣产品病害等（如图1～12所示）。

常见的桥梁伸缩装置病害维修分类说明如下：单车道以内的混凝土点蚀麻面及混凝土龟裂可以采用混凝土专项养护维修措施，专项养护维修是指专门对混凝土结构进行维修与养护;止水带破损病害可采取止水带专项养护维修措施;单车道的混凝土破损和缺少预埋筋的病害可以采用混凝土综合养护维修措施，其中辅以植筋的方式能够强化混凝土结构的性能;桥台错位、结构物间隙过大的病害可以采用混凝土综合养护和增加挑梁的方式进行维修与养护;桥梁伸缩缝缝体错位的情况可以进行纵缝施工处理;桥面镂空与梁端缺陷可以采用增设立模和挑梁养护等措施进行维修施工与养护;其他类型的桥梁伸缩缝病害可以采用换缝措施。

2 锈蚀与缝内杂物对伸缩缝的危害

桥梁伸缩装置与桥梁之间的连接部分主要为混凝土钢筋结构，施工过程中通过利用钢筋的性质和混凝土的可塑性实现锚固的形成，保证伸缩装置与桥梁之间的安全连接，但是钢筋表面的状态会受到外界因素的影响，尤其是在混凝土浇筑之前，整个锚固体系的钢筋极易发生锈蚀问题，被锈蚀过的钢筋的锚固性和结构稳定性都会受到较为严重的影响，同时还会对伸缩装置与桥梁之间连接的可靠性产生一定程度的影响。如果不考虑外界的影响因素，单纯分析混凝土与钢筋，那么钢筋也有表面混凝土的炭化和氯离子侵蚀而发生锈蚀的问题。一般情况下，被锈蚀后的钢筋体积相比于原钢筋体积常扩增2～3倍，如果这种由于钢筋体积扩大而产生的力成为膨胀力，那么原本的锚固结构会受到这种膨胀力的作用而体现在混凝土钢筋结构的表面，这种作用力也称为钢筋锈胀力[2]。当混凝土表面的保护层较厚时，钢筋锈胀力就会诱发钢筋混凝土结构呈“漏斗”形状破损，学术界常将这种破损形式称为一般类型的腐蚀破坏。如果在钢筋锈胀力作用的基础上将顺筋开裂面与纵向钢筋所成的角假定为45°时，顺筋开裂面将会产生均布拉应力，钢筋锈胀力也会导致混凝土结构表面形成一个微小的开裂。

实践研究表明，当混凝土结构表面开裂后，原本被锈蚀的钢筋受外界因素的影响将会加快锈蚀速度，而锈蚀速度的加快所映射的问题就是桥梁伸缩装置与桥梁之间连接稳定性的逐渐降低，可以说，混凝土结构表面一旦开裂，就会对整个混凝土结构的性能和桥梁伸缩装置的稳固性产生影响。实际上，混凝土保护层的施工厚度、施工过程中所选择的混凝土型号和强度、钢筋的型号和强度及钢筋混凝土结构施工过程中钢筋的位置等，对于钢筋锈胀开裂均存在直接影响，而钢筋锈胀引发的混凝土结构开裂的情况也存在多样性的特点，较为常见的几种情况为角区破坏、层裂破坏、一般开裂破坏等。经综合分析发现，无论混凝土结构以何种情况发生破坏，都会诱发混凝土结构的早期病害，对于桥梁伸缩装置的使用寿命存在直接影响。此外，桥梁伸缩装置的自由伸缩度和防漏水功能都会受到缝内杂物的影响。

3 防腐与防尘技术在常用钢制品类伸缩缝中的应用

3.1 类似于原产德国的“毛勒”进口伸缩缝

20世纪90年代初期，桥梁伸缩装置的代表性产品为德国“毛勒”缝、瑞士“马格巴”缝和美国“德固赛”缝。上述3种进口伸缩装置产品的表面均采用了金属涂层工艺，以达到防腐防锈的目的。而在实际的施工过程中，锚固与桥梁梁体也应用了金属涂层工艺，在产品施工安装之后所获得的效果较理想，该防腐措施对于桥梁伸缩装置的使用寿命起到保护作用。

3.2 国内早期生产的仿“毛勒”伸缩缝

20世纪90年代中前期，国内结合德国“毛勒”伸缩缝进行了伸缩装置的制造与改良，当时代表性的伸缩装置生产厂家是我国江苏的一家“毛勒”桥梁附件有限公司，该公司生产的产品的金属固件通过滚筒除锈工艺处理，还应用了环氧富锌漆进行涂层处理，涂层的厚度取决于构件的重要性。该公司将环氧富锌漆的涂层防腐技术应用于桥梁伸缩装置的梁体和锚固件等，虽然该技术相较于金属涂层工艺的应用效果存在一定程度的差异，但是环氧富锌漆涂层防腐技术是当时我国较为先进的措施之一[3]。

3.3 国内企业钢制品如“梳齿型”伸缩缝

20世纪70年代，我国已经开始小规模生产各种类型的桥梁伸缩装置，该阶段的桥梁伸缩装置的主要特点是金属构件与防水材料的结合，较为典型的是“梳齿型”伸缩缝，但是该阶段国内各个桥梁伸缩装置的生产厂家并没有对防腐技术与防尘技术予以高度重视，预置螺栓加密封胶及简单的防锈防腐技术是较为常用的制造工艺，部分伸缩装置仅是为了美观而在装置的表面加涂了两层面漆涂料。该阶段关于桥梁伸缩装置的发展对于日后防腐防尘技术的发展与应用产生了消极的影响。

3.4 “SS”型专利伸缩缝

20世纪90年代末期，东南大学与当时我国江苏省引进“毛勒”技术的相关技术工作人员联合研究开发了“SS”型专利伸缩装置，但是受各种客观因素的影響，初期研究出来的产品多为40～60 mm的规格，当时梁体和锚固件都进行了金属涂层处理工艺，但是并未对重要构件的防尘予以重视，研究人员结合桥梁伸缩装置的不同定长要求，应用了电化学镀锌和热浸镀锌两种工艺实现了伸缩装置的防腐目标，“SS”伸缩装置所具备的性能与初期的“毛勒”或者其他进口伸缩缝的性能相持平，通过实践应用明确了“SS”伸缩装置在安装后的使用寿命较为理想。

4 桥梁伸缩装置防腐与防尘技术要点

4.1 防腐技术要点分析

在“FSS”和“SS”桥梁伸缩装置大量投入应用的过程中，业内人士针对桥梁伸缩装置的性能进行了综合分析，并提出了问题：桥梁伸缩装置的防腐工艺和防腐性能是否会对混凝土与伸缩装置之间的联合力产生影响？针对这一问题，东南大学的专家开展了进一步研究，并通过实验分析了伸缩缝和锚固混凝土的联结处的联结效果，将疲劳加载的量值设置在0～700 kPa，实验证明混凝土表面并未出现裂缝[4]。显然，防腐技术的应用对于桥梁混凝土结构承载能力的提升具有重要的作用，而且不同的防腐措施和防腐技术对于伸缩缝的使用寿命也存在不同的影响。

锚固件与其他元件都存在锈蚀隐患，所以防腐技术需要结合伸缩装置的使用年限，全方位地关注防腐技术的应用，在伸缩装置的设计过程中就要提出相应的防腐要求，并将防腐要求贯穿于设计阶段、生产阶段、建设阶段和施工维护阶段。其中，生产阶段应结合性价比选择当前较为先进和应用效果良好的防腐技术，尽可能减少锚固件的焊接余渣和焊接界面。采购阶段应按照标准要求进行材料的选择，切勿为了降低伸缩装置的生产成本而选择劣质原材料，并且要结合图纸和防腐措施进行材料的采购，保证采购材料满足施工图纸所规定的尺寸要求。在维护环节和施工环节，应做好防腐涂层的恢复工作，及时清除余渣，保证产品的敏感部位不接觸到水。

4.2 防尘技术要点分析

受到外部环境因素的影响，伸缩装置缝内异物的处理是当前较为重要的一个问题，但是我国地域广阔，农村道路或者地矿人稀地区的桥梁养护工程的从业人员人数严重不足，加之自然环境的影响，导致伸缩装置缝内异物得不到及时处理。因此，可以在伸缩装置缝缝体间置入防尘胶条，有利于车辆行驶中自动带走伸缩缝内的异物。

参 考 文 献

[1]彭大文.中日已建桥梁的无伸缩装置方法综述[J].工程力学，2001（a1）：896-900.

[2]穆祥纯.论城市桥梁伸缩装置的创新技术[J].特种结构，2015（2）：48-54.

[3]吴文彬.公路桥梁伸缩装置的设计与施工[J].中国港湾建设，2007（2）：56-57.

[4]倪国葳，王兴国，吴文彬.GQF型桥梁伸缩装置的设计与施工[J].世界地震工程，2007（4）：184-188.