电化学防腐材料在桥梁施工中的应用分析
2021-04-03侯继鹏
侯继鹏
中铁十七局三公司 河北 石家庄 050081
1 工程概况
京新高速大乌改扩建项目现状为双向四车道高速公路,改造采用两侧扩宽的方法,扩建成双向八车道公路。项目沿线分布大量盐渍土,以亚硫酸~硫酸盐渍土为主,盐渍化程度为中度,土体对砼结构具有强腐蚀,对钢筋砼结构中的钢筋具有中等腐蚀。
高速公路既有桥梁采用两侧加宽的方式扩建,遵循“同结构、同跨径、上连下不连”的理念,既桥梁下部结构采用分离方式,上部结构采用刚性连接,连接处钢筋通过技术手段进行防除处理[1]。
2 防腐工艺要点
桥梁钢筋混凝土材料的耐久性直接影响结构的使用寿命,鉴于项目所处的地质条件及外界环境情况,对高速公路加宽桥梁拼接部位钢筋砼的防腐要求比较高,防腐处理措施的有效性显得尤为重要。
桥梁结构设计和施工过程中,我们也常采取一些措施来保护结构不受外界环境侵蚀,增强材料的耐久性。常用的钢筋混凝土的防腐措施主要有:①优化配合比设计增强混凝土抗渗性能;②添加外加剂增加混凝土的抗腐蚀性能;③加强施工工艺控制保证混凝土浇筑的密实度;④采用垫块等措施保证钢筋保护层厚度;⑤加强早起养护保证混凝土强度;⑥在混凝土表面涂刷防腐涂料等等。
本项目桥梁按规范要求应进行耐久性设计,分别从砼强度、钢筋保护层厚度、裂缝、防腐蚀等几个方面考虑耐久性设计。同时也从内部因素着手,引入新技术材料防腐:电化学防腐材料。
对拼宽桥连接处采用电化学防腐措施:在拼宽湿接缝植筋上绑扎电化学防腐蚀材料(牺牲阳极),布置间距1m,预防由于新浇筑砼中的钢筋和既有结构砼基层之间的腐蚀电位不同,导致后期运营过程中拼接部位钢筋的腐蚀。
3 主要工作原理
桥梁钢筋混凝土结构使用过程中,不断遭受外界环境各种因素的侵蚀,随着混凝土的逐渐老化被腐蚀,其中氯化物污染处的混凝土内部钢筋因为铁被氧化失去电子变为阳极,未含有氯离子处的钢筋变为阴极,Fe逐渐被CL-置换成Fe2+。
对于腐蚀漏筋的钢筋混凝土结构物,修补方式主要是采钢筋除锈后涂刷阻锈剂,之后再用砂浆、环氧树脂等材料对破损的混凝土结构进行修补。但是经过修补后的钢筋混凝土中,原有的混凝土含有氯化物,缺损处的修补材料不含氯化物,即原有混凝土里的钢筋变成阳极,修补处的钢筋变为阴极。在受氯离子腐蚀的混凝土和新修补的砂浆之间,由于阴阳两极的存在会造成电势差,加速钢筋的锈蚀,缺损处的修补反而给结构带来更严重的结构腐蚀。
电化学防腐材料构成主要包括:棒状型独立的阳极、长导线、碱性的活性锌三个部分组成。工作原理是:将电化学防腐材料与钢筋通过导线连接,由于防腐材料阳极采用金属为锌,锌的活性比铁的活性高,在腐蚀过程中,由电化学防腐材料牺牲阳极,锌优先失去电子,自身被氧化腐蚀,从而保证钢筋中的铁不被氧化,说白了就是牺牲阳极的阴极保护法。因此在若干个区段,一定间距布置电话学防腐材料,就可以代替钢筋数十年的腐蚀。
高速公路桥梁的拼接加宽施工是在完成下部结构施工后,对新旧桥梁上部结构梁板进行植筋连接,然后浇筑湿接缝混凝土。旧桥结构混凝土被腐蚀含有氯离子处钢筋和新拼接桥梁不含氯离子的钢筋连接后,也会产生电势差,加速结构钢筋的腐蚀。因此采用电化学防腐材料,可有效预防或延缓结构钢筋的腐蚀效率,保证桥梁结构的使用寿命和使用安全[2]。
4 桥梁上部结构拼接主要施工步骤
①梁板拼接前需对旧桥梁板进行植筋。②新桥梁板安装完成后可进行新建部分铰缝、桥面铺装施工。③在拼接前将原桥拼接部位铺装予以凿除,注意保护旧桥钢筋不被损伤。④湿接缝钢筋及桥面铺装钢筋连接。⑤拼接部位新旧混凝土之间需涂刷结构截面胶,采用改性环氧界面胶。⑥拼接部位在植筋与新桥边板预埋钢筋焊接段绑扎电化学材料,每个横断面布置3个电化学材料,纵向间距严格按照1m控制;电化学材料性能需满足《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-1-2006)中相关要求。⑦浇筑混凝土后及时进行养护。
5 注意事项
施工过程中应注意保护电化学防腐材料中活性锌棒外的砂浆保护层不被损坏。因为砂浆保护层可以保护活性锌不受外界环境腐蚀,工作过程中锌棒仅被电化学因素所腐蚀,可减缓腐蚀速度。
电化学防腐材料的掉线应与钢筋连接牢固,确保氧化过程中电离子传输效果,牺牲阳极保护钢筋不被腐蚀。电化学防腐材料防工作过程中,单个材料起防腐作用范围有限,因此要严格按照设计间距布置,确保不漏装。在混凝土浇筑振捣过程中,应注意采取措施保护电化学防腐材料不被震动脱落。
6 结束语
电化学防腐材料在桥梁施工中用于预防或保护刚刚开始腐蚀的混凝土,在混凝土已经腐蚀的情况下使用能够减缓腐蚀速率,增加修复结构的使用寿命。因为它可以针对腐蚀区域进行特殊保护,所以这种方法可以减少日益增加的养护成本。在公路桥梁施工中,公路桥梁不断改进施工技术和施工工艺具有重要意义,因此,公路桥梁施工企业和建设企业必须要加强施工过程中的技术研究,发现并解决存在的问题,不断总结有效的技术控制措施,进一步提升人民群众的生活质量,促进我国基础设施建设的发展。