改建工程中钢筋混凝土桥梁防腐蚀探究与应用

(河北承德承平高速公路管理处，河北 承德 067000)

一、前期调查

河北省省道256线改建项目，位于承德市双滦工业区和隆化县韩麻营采矿区之间，该项目内有4座钢筋混凝土大桥，其上部结构型式均为钢筋混凝土连续T梁，下部结构型式均为现浇混凝土桩柱基础，在考察项目周围环境后，认为有必要对污染程度及钢筋混凝土桥梁防腐蚀的必要性进行论证。

（一）冻融环境调查

桥址周围的土质冻融情况实地调查结果如表1所示。

表1 桥梁冻融环境影响情况调查表

（二）土壤及河水化学腐蚀物质调查

4座大桥所跨越的河流河床土质及常水位环境下土中S O42-及水中SO42-、CO2和Mg2+检测结果如表2所示。

（三）大气污染物调查

大气污染主要来自周围钢厂、发电厂的工业废气，以及汽车尾气和当地农民季节性焚烧秸秆，大气环境污染作用等级为D级。

表2 桥梁土中及水中化学腐蚀物质情况调查表

（四）融雪剂影响等级确定

对上边部构件边梁和下部构件盖梁等受融雪剂影响较轻的部件确定作用等级为D级，对直接受到融雪剂溅射的混凝土护栏等部件确定作用等级为F级。

二、防腐材料

根据调查情况，考虑到桥梁的使用安全及全寿命经济效益，增加了防腐蚀设计，采用GNT-1无机硅渗透结晶材料对混凝土表层喷涂防护。

GNT-1无机硅渗透结晶材料是引进德国技术，以天然硅砂为基料，经过超细研磨使其硅砂颗粒达到纳米级细度，其分子结构在活化剂的作用下发生分离变异，形成高度分散具有超强渗透力的溶胶。该溶胶渗透到水泥混凝土结构内部后，填充混凝土结构内部毛细孔道，弥合细微裂缝，并迅速结晶生成不溶于水的凝胶体，形成致密隔离层，利用这一特性，抑制腐蚀介质进入和侵蚀，实现对混凝土结构长期稳定的有效防护，提高耐久性，延长使用寿命。该材料具有无色、无味、无毒、不燃的基本特性，属无机的绿色环保产品。用于混凝土构筑物表面，不改变构筑物外观和结构，尤其是钢筋混凝土桥梁上部主体结构，不影响对结构受力变形及裂缝变化的观察。无机硅渗透结晶材料技术指标如表3所示。

表3 GNT-1无机硅渗透结晶材料技术指标表

表4 试件吸水率及耐碱性实验结果

三、防护试验

（一）吸水率及耐碱性试验

制取C30、C40、C50各6组100mm×100mm×100mm试件，标准养护28天，喷涂GNT-1无机硅渗透结晶材料，浸于氢氧化钙溶液30天，然后做耐碱性试验。吸水性试验为未喷涂防护材料的试件与喷涂后的试件分别浸渍14天后对比，如表4所示。

（二）防护材料浸渍深度试验

以水灰比0.5、0.6、0.7分别制备100mm×100mm×100mm试件3组，标准条件下养生28天，劈开试件，喷洒离子水测出劈裂面干燥区域浸渍深度。防护材料浸渍深度如表5所示。

四、施工作业程序

该防护技术施工简单，直接喷涂，省时省工，不影响混凝土外观和表面性质，直接喷涂于水泥混凝土基面。无需长时间养护，喷涂结束数小时后即可起效。

表5 防护材料浸渍深度（mm）

表6 防腐施工千平米设备数量明细表

1.人员配备。施工作业基本组合管理人员1名，技术指导1名，设备维护1名，材料调配1名，喷涂操作人员2名，基底处理2名，后勤服务2名。

2.机具配备。施工车辆2台～4台，施工作业车为中型载货汽车，装载防腐涂料、小型发电机、无气喷涂机等施工作业设备。千平方米设备数量如表6所示。

3.施工。桥面结构施工时，施工车辆顺向行驶，两侧护栏分别作业，桥下结构作业时，桥梁两端分别配备警示人员，放置警示标志。施工前要清理水泥混凝土表面，扫除表面尘土杂物，铲去黏结的覆盖物，然后用水枪冲洗干净。喷涂施工时需在5℃以上，最佳施工温度应在15℃～30℃范围；选择无风或者风速小于4级的天气施工，在有风天气施工时，要适当降低喷枪出口高度；喷涂均匀。喷枪出料口距离水泥混凝土基面50cm～70cm为宜，分两次呈扇形均匀喷涂，第一次喷涂量控制在0.2mg/m2～0.4mg/m2，第二次喷涂量控制在0.1mg/m2～0.3mg/m2，喷涂总量控制在0.3mg/m2～0.5mg/m2。

五、结语

GNT-1无机硅渗透结晶材料结晶质属于天然硅砂成分，结晶后不溶于水，克服了传统有机硅烷类防护材料随使用时间变长，遇水后流失损失的现象发生，材料结晶后与水泥混凝土结构融为一体，形成的永久性防护层，使混凝土结构更致密，能有效防止水、潮气及有害腐蚀介质侵入，同时保护水泥混凝土结构在碱环境下不发生损坏，从而保护水泥混凝土保护层不发生碳化，钢筋不锈蚀，提高水泥混凝土的使用性能，延长了钢筋水泥混凝土桥梁结构的使用寿命。