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干货!混凝土桥梁结构的防腐蚀技术分享
专栏:行业资讯
发布日期:2020-09-14
阅读量:247
作者:siuwai
来源:行业资讯
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【摘 要】结合海洋环境下混凝土桥梁腐蚀机理的分析,总结了目前常用的桥梁防腐蚀技术和措施,指出了适合于海洋环境下桥梁结构的防腐蚀技术。有效地抵抗了水的渗透和氯离子的渗透,具有良好的耐久性。

【摘 要】

结合海洋环境下混凝土桥梁腐蚀机理的分析,总结了

目前常用的桥梁防腐蚀技术和措施,指出了适合于海洋环境下桥梁

结构的防腐蚀技术。

引言

沿海及近海地区的混凝土结构腐蚀破坏是较为常见的一种混凝土

病害,由于氯离子的大量存在对桥梁结构的耐久性和安全产生直接

的影响。在我国近海地区的桥梁结构中,由于腐蚀防护措施不

足等原因而导致严重钢筋锈蚀破坏的事例时有发生,极大影响了桥

梁结构的安全。因此,海洋环境下的桥梁结构腐蚀防护和耐久性问

题必须引起我们的充分重视。为保障桥梁结构的使用寿命和安全,

应采取积极有效的防腐蚀措施,以提高近海地区混凝土桥梁结构的

耐久性。

01

海洋环境下混凝土结构的腐蚀机理分析

海洋环境下钢筋混凝土的腐蚀主要包括两种形式。 一种是混凝土的

碳化作用 , 由于钢筋混凝土中的水泥在水化过程中产生大量的

ca(oh)2, 使混凝土中的钢筋处于高碱性的溶液发生钝化 , 这种碱性

介质对钢筋起到了良好的保护作用 . 当空气中的 co2 渗透到混凝土

内, 与 ca(oh)2 发生化学反应生成碳酸盐和水 , 引起混凝土碱度降低 ,

混凝土内部碱性环境遭到破坏 , 当碳化深度达到钢筋表面时 , 钢筋

失去碱性环境的保护开始生锈 . 可见,混凝土碳化作用主要通过减

弱了钢筋混凝土的碱性环境 ,使钢筋失去保护作用 . 一种是氯盐腐

蚀, 这是引起临海和近海地区钢筋混凝土构件破坏的最主要原因。

海水中存在大量氯离子 ,通过扩散、毛细管和渗透等作用进入混凝

土并到达钢筋表面,吸附于局部钝化膜处,可使该处的 ph 值迅速

降低,氯离子的局部酸化作用可使钢筋表面呈显著酸性 (ph<4) ,使

钝化膜完全破坏,钢筋暴露于腐蚀环境中。氯离子首先以小范围面

积的形式附着在钢筋表面,破坏了该处的钝化膜,使钢筋表面产生

电位差,露出的铁基体作为阳极而受到腐蚀。由于大阴极(钝化膜

区)对应小阳极(钝化膜的破坏点)的存在,形成腐蚀电池,使钢

筋腐蚀持续稳定地进行,最终在钢筋表面产生坑蚀。

02

常用的防腐蚀技术

解决桥梁结构的防腐蚀问题, 提高桥梁结构耐久性, 归结起来分为

可分为以下措施:

2.1电化学措施, 包括阴极保护法、 混凝土电化学碱化法、混凝土

电化学除氯法等。其中阴极保护法是最常用的一种电化学保护法,

主要由牺牲阳极法和外加电流法。杭州湾跨海大桥是我国首个应用

阴极防护技术的桥梁结构工程,在南、北航道桥主墩承台、塔座及

下塔柱处浪溅区,设置了外加电流阴极防护系统,实时监控和调节

电流大小,使钢筋始终处于阴极状态。

2.2 化学措施,从混凝土的角度着手,通过改善混凝土的密实度,

改善混凝土内部结构,减小孔隙,从而降低氯离子对混凝土的渗透

性,具体措施主要包括采用高性能混凝土, 加入缓蚀剂和钝化剂等。

2.3 物理措施,又称表面涂层法, 是指在混凝土的外表面涂抹涂层

阻止氯离子的侵蚀和混凝土碳化深入混凝土内部,或者在钢筋表面

涂抹环氧涂层阻隔外界腐蚀介质对钢筋的侵入,从而延长结构的使

用寿命。美国试验与材料学会的调查结果显示,采用环氧涂层钢筋

可延长结构使用寿命 20 年左右。我国的杭州湾跨海大桥在腐蚀严

重的浪溅区现浇墩身中就采用了环氧涂层钢筋的技术。

目前工程中应用较广泛的防腐技术主要包括高性能混凝土的应用

和混凝土表面涂层技术,在我国近年来兴建的多座跨海大桥中均得

到了重视。

03

高性能混凝土的特点及主要技术指标

高性能混凝土是混凝土结构耐久性研究的重要成果。 其特点是低水

灰比和双掺技术,即掺用高效减水剂和矿物细掺料。低水灰比可以

降低孔隙率,而由于掺用了高效减水剂,仍可以获得良好的工作性

能;矿物细掺料的掺加改善了混凝土的微观孔结构,提高了混凝土

的密实度;有效地抵抗了水的渗透和氯离子的渗透,具有良好的耐

久性。我国香港地区的青马大桥和澳门珠海跨海大桥就采用了双掺

技术来提高桥梁结构的耐久性。

我国《高性能混凝土应用技术规程》 (cecs 207:2006)[2] 对高性

能混凝土的主要技术指标作出以下要求:水胶比不大于 0.38;56d

龄期的 6h 总导电量小于 1000c;300 次冻融循环后相对动弹性模量

大于 80%;胶凝材料抗硫酸盐腐蚀试验的试件 15 周膨胀率小于

0.4%,混凝土最大水胶比不大于 0.45;混凝土中可溶性碱总含量小

于 3.0kg/m3. 《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》 (jtj/t

b01-7-2006 )[3] 要求高性能混凝土:混凝土拌合物水胶比不大于

0.35,胶凝材料总量不小于 400kg/m3;坍落度不小于 140mm;标准

硬化混凝土强度等级不小于 c50;抗氯离子渗透性不小于 1000c。

可以看出,虽然两种规范规定的内容不尽相同,但是对高性能混凝

土的水胶比和抗氯离子渗透性的规定都很严格,这也是高性能混凝

土良好耐久性的保证。

04

混凝土表面涂层保护

混凝土表面采用防腐蚀涂层,在混凝土表面会形成一层屏蔽阻隔

层,阻止氯离子了侵入混凝土造成钢筋腐蚀,在海洋环境下混凝土

涂层保护占有十分重要的作用,对于海边桥梁混凝土结构,要求混

凝土防腐蚀涂层具有良好的耐碱性、 耐候性,耐老化性,耐腐蚀性。

规范[4] 推荐:环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氯化橡胶涂料、乙烯

树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等有机涂料适用于混凝土表面涂层的防

腐涂装。

从材料特性和涂料涂装的先后顺序可依次分为:

4.1 底层:渗透型环氧封闭漆。 渗透型封闭漆可增强混凝土的表面

强度,增加涂层与混凝土的附着力,具有一定封闭性和抗渗透性,

常用的有 fpp502。

4.2 找平层:环氧腻子。环氧腻子具有很好的附着力、耐碱性、耐

腐蚀性和强度,是一种理想的找平材料。

4.3 中间层:环氧树脂漆。 中间层选用的环氧树脂漆应采用厚膜型

中涂漆,除具有极佳的附着力、耐碱性和抗渗透性,涂装后还增加

了涂层厚度,增强了整个涂层的抗氯离子渗透性。

4.4 面层:聚氨酯面漆。具有极好的耐盐雾性和耐海洋大气腐蚀性,

强日光紫外线照射下不易降解、粉化和变色,持久性卓越。

除此以外,涂料的选择还需考虑到结构所处的部位, 例如在浪溅区

和水位变动区混凝土表面常处于潮湿状态,采用的涂料应具有湿固

化和快固结的性能。

05

结语

沿海地区桥梁结构的腐蚀主要以氯盐腐蚀为主, 存在于大气和海水中的氯离子通过渗透进入混凝土中,降低了桥梁的耐久性,也给桥梁结构的养护和维修带来了困难,同时也给人们的生命财产造成了威胁,因此必须重视沿海桥梁结构的防腐蚀问题, 积极使用新材料、新工艺,降低桥梁腐蚀病害,提高桥梁结构的耐久性。

06

参考文献

[1] 刘志宇 . 北方海洋环境桥梁混凝土涂层防腐蚀设计 . 北方交

通,2009,(1):77-79.

[2] cecs 207 :2006 高性能混凝土应用技术规程 [s].  北京:中国

计划出版社, 2006.

[3] jtj/tb01-7-2006 公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范 [s].

北京:人民交通出版社, 2006.

[4] jtj275 —2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范 [s].  北

京:人民交通出版社, 2001.

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