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相關(guān)資訊:【技術(shù)】公路橋隧腐蝕的養(yǎng)護(hù)與防治

—「 引言 」—

    本文結(jié)合多項科學(xué)研究成果，從自然界對公路橋隧及構(gòu)筑物的腐蝕現(xiàn)象，簡單介紹了公路橋涵與構(gòu)筑物腐蝕的分類，工程設(shè)計中防腐的思路及養(yǎng)護(hù)維修中可供選擇的技術(shù)方案。

 

—「 正文 」—

    一 公路橋隧及構(gòu)筑物的腐蝕

    建造在大地表面或淺表面的公路橋隧及其構(gòu)筑物直接與大地表面的土壤或水分接觸，含在大地表面水土中的各種化學(xué)物質(zhì)就會對公路橋隧及其構(gòu)筑物產(chǎn)生影響，其中影響的當(dāng)屬在大地表面廣泛分布的鹽堿。

    目前建造公路橋梁與隧道的主要建材為水泥混凝土與鋼材。水泥混凝土從問世以來，便廣泛應(yīng)用于各種惡劣的環(huán)境中。使用實踐以及大量的調(diào)查結(jié)果表明，處于含鹽環(huán)境（諸如海水、鹽漬土、工業(yè)廢水等）中的混凝土結(jié)構(gòu)總是比普通環(huán)境中使用的混凝土更容易受到破壞，其使用年限遠(yuǎn)比設(shè)計值要低。由于大地表面水土中所含的鹽堿等化合物會與公路橋隧建設(shè)中主要用材——水泥混凝土、鋼筋產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在這些地區(qū)修筑的公路、鐵路的混凝土構(gòu)造物經(jīng)常發(fā)生一些特殊病害。

    經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：這些地區(qū)公路鐵路工程的橋隧及構(gòu)筑物一般未經(jīng)特殊防腐防護(hù)的混凝土構(gòu)筑物或磚瓦砌體在使用1～2年后，離地20～50公分以下范圍內(nèi)均遭嚴(yán)重破壞。混凝土表面粗化、砂漿脫落、石子外露、鋼筋銹蝕；使混凝土失去強度（示如圖）。公路與鐵路部門每年需耗費大量的人力、物力進(jìn)行治理。

 

    在大地表面含鹽水體主要是海洋與內(nèi)陸鹽湖，含鹽土體主要是沿海、近海的沖積平原，以及內(nèi)陸的鹽漬土地區(qū)。另外，近些年來在我國北方的大部分地區(qū)大多存在冬季下雪天為保障交通而撒鹽融雪而造成的水泥混凝土與鋼筋的腐蝕。在這些地區(qū)所修筑的公路橋隧及構(gòu)筑物在設(shè)計中即應(yīng)該采取相應(yīng)的措施防止水泥混凝土與鋼筋的銹蝕，或在養(yǎng)護(hù)、維修中采用相應(yīng)的防腐措施。

    二 公路橋隧及構(gòu)筑物的腐蝕分類

    公路橋隧及構(gòu)筑物腐蝕的主要對象是構(gòu)成橋隧及構(gòu)筑物主體的水泥混凝土與鋼筋。

    對公路橋隧及構(gòu)筑物腐蝕按鹽的種類區(qū)分，主要分為氯鹽對構(gòu)筑物的腐蝕和硫酸鹽對構(gòu)筑物的腐蝕。氯鹽的主要腐蝕對象是鋼筋，硫酸鹽主要的腐蝕對象是水泥制品及磚等燒制粘土制品。當(dāng)兩種鹽共同存在時，作用機理復(fù)雜。室內(nèi)實驗研究表明，如果在硫酸鹽為主的環(huán)境中還有大量的氯離子和鎂離子，會大大加重、加速水泥制品的腐蝕破壞。

    按腐蝕機理區(qū)分，鹽類對橋涵及構(gòu)造物的腐蝕被分成兩大類：一類是化學(xué)腐蝕，另一類為物理腐蝕。

    化學(xué)腐蝕是指對混凝土機體材料本身的腐蝕，在這種情況下，鹽類與混凝土的組分之間會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。遭受化學(xué)腐蝕的波特蘭水泥基材料通常會出現(xiàn)兩種破壞狀態(tài)，一種是由于凝膠解體產(chǎn)生強度損失，另一種是由于體積膨脹而導(dǎo)致的開裂。水泥混凝土的化學(xué)腐蝕主要有鈣釩石膨脹破壞、石膏膨脹破壞、碳硫硅鈣石腐蝕破壞、氯鹽化學(xué)腐蝕破壞。鋼材的化學(xué)腐蝕主要有破壞鈍化膜、形成“腐蝕電池”、 Cl-的去極化作用、Cl-的導(dǎo)電作用。

    物理腐蝕主要有兩大類：

    一類是由于鹽類在在混凝土的孔隙中結(jié)晶膨脹，使得混凝土的表面發(fā)生剝落，甚至開裂，從而使得混凝土發(fā)生鹽結(jié)晶膨脹而發(fā)生物理破壞；

    另一類是由于鹽類的侵入會改變構(gòu)筑物的酸堿環(huán)境，或者在腐蝕過程中充當(dāng)介質(zhì)的作用，而加速對構(gòu)筑物的腐蝕。造成物理破壞的原因，除當(dāng)?shù)氐奶厥鈿夂驐l件外，鹵水的礦化程度及其所含鹽類也是重要的影響因素。

 

    三 公路橋隧及構(gòu)筑物腐蝕的防治

    公路工程是一項建筑在大地表面的，與大地密切接觸的人工構(gòu)筑物，因此本身含在大地表面的對公路構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞的因子是一種不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在。因此在我們進(jìn)行某些地區(qū)的公路橋隧設(shè)計中，完全杜絕腐蝕因子對橋隧及構(gòu)筑物的破壞是不可能的，由此我們提出了“隔、阻、緩”的設(shè)計理念：

    “隔”即隔斷鹽分與混凝土以及鋼筋直接接觸的途徑。為了有效的隔斷環(huán)境中的鹽分與混凝土以及鋼筋的接觸途徑，對于混凝土主要措施是在構(gòu)筑物外部緊貼構(gòu)筑物表面設(shè)置隔斷層，隔斷環(huán)境鹽分與構(gòu)筑物的接觸；在構(gòu)筑物混凝土表面涂抹防腐涂料、做表面憎水處理，隔斷環(huán)境鹽分對構(gòu)筑物的侵入通道；對于鋼筋則是在其表面添加涂層或加入鋼筋阻銹劑。

    “阻”即阻止鹽分向混凝土內(nèi)部滲透。提高混凝土自身的耐腐蝕性、提高混凝土密實度、提高混凝土抗裂性能、減少混凝土表面的裂縫數(shù)量、加大防護(hù)層厚度等措施均可有效地阻止易溶鹽的侵入，從而有效地阻止鹽分對混凝土以及內(nèi)部鋼筋的腐蝕。

    “緩”即減緩混凝土和鋼筋腐蝕速率，降低鋼筋混凝土被破壞的速度，以保證橋隧及構(gòu)筑物在設(shè)計年限內(nèi)的服務(wù)水平。采用防腐材料——防腐水泥混凝土、防腐砂漿、防腐鋼材等均是設(shè)計中應(yīng)該考慮的技術(shù)措施。

 

    四 公路橋隧及構(gòu)筑物腐蝕的養(yǎng)護(hù)與維修

    鹽漬土地區(qū)未設(shè)防護(hù)隔離措施的混凝土構(gòu)筑物，或雖然設(shè)置了防護(hù)措施，但措施不當(dāng)、施工馬虎、受到外力破壞等混凝土構(gòu)筑物，極易受到腐蝕破壞；腐蝕會使水泥混凝土疏松、開裂、失去強度；會使混凝土中的鋼筋銹蝕、膨脹，嚴(yán)重的會使鋼筋斷裂。因此鹽漬土地區(qū)公路構(gòu)筑物在防腐蝕方面的養(yǎng)護(hù)維修工作位置分散，起因復(fù)雜，技術(shù)性強，工作量大。

    針對公路構(gòu)筑物表面防護(hù)技術(shù)的目標(biāo)是在構(gòu)筑物表面設(shè)置一個致密薄層作為防腐隔離層，理想的防腐隔離層的技術(shù)目標(biāo)為：致密，以隔斷腐蝕介質(zhì)進(jìn)入構(gòu)筑物的通道；通氣，讓存在于構(gòu)筑物內(nèi)部的水氣散發(fā)；耐久，以在自然界中對構(gòu)筑物提供設(shè)計要求的服務(wù)年限；附著能力強，不易因脫落而失效。其他還有經(jīng)濟(jì)、工藝等方面的要求。目前工程中常用的有特制的防腐涂料與防腐砂漿。

    混凝土受腐蝕程度分級及可參考的修復(fù)方式見表-1：

表- 1構(gòu)筑物受蝕程度評定及修復(fù)方案選擇表

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