海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性 技术措施分析.docx
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1、海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性技术措施分析随着社会发展的需求与技术的进步,使得公路桥梁的建设由内陆水环境延伸为沿海甚至跨海环境,在新环境的要求下,钢筋混凝土桥梁的防腐耐久性技术日趋重要。然而处于海水环境中的钢筋混凝土桥梁结构,由于氯盐环境的影响导致结构内的钢筋极易锈蚀,进而大幅度降低了桥梁的使用寿命,对结构的安全也带来了危害。据工业发达国家报道,钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内,使用寿命大幅缩短,结构大量返修,造成的损失往往能达到总投资的40%。本文主要分析了海水环境下桥梁结构腐蚀的原因,并就海水环境下的桥梁结构防腐耐久性技术措施从结构形式、构造及材料选择等几个方面进行分析论述
2、。最后,针对北方海洋环境下桥梁的设计和施工,提出具体的提高桥梁抗腐蚀性的技术措施。一、海水环境下的桥梁结构腐蚀原因分析一般来讲,碎内部的高碱性能使钢筋表面形成一层钝化膜,保护钢筋免受锈蚀。而钢筋锈蚀往往也就开始于其表面钝化膜的破坏。在海水环境下,它的破坏主要有以下原因导致:首先是供氧不足。一般来讲,钢筋表面钝化膜要保持良好需要一定浓度的氧流量(一般为0.20.3mAm2),而水下环境的氧流量一般很低,进而导致钝化膜的厚度逐渐减小直至完全消失,导致钢筋非常缓慢的腐蚀。再有,海水环境下的桥梁结构由于经常与海水接触并处于潮湿环境中,因各种原材料挟进硅中的氯离子以及海水中的大量氯离子不断渗入到钢筋周围
3、,当此氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀,削弱其有效断面,并引起膨胀,进而破坏碎保护层,形成恶性循环,加速碎结构破坏,使桥梁使用寿命受到严重威胁。因此,必须进行防腐蚀耐久性设计,保证碎结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能。二、桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计,应针对结构预定功能和所处的环境条件,选择合理的结构形式、构造和抗腐蚀性、抗渗性好的优质砂;对处于浪溅区和水位变动区的桥梁下部结构,宜采用高性能碎,或同时采用特殊的防腐措施,同时宜采用焊接性能好的钢筋。首先,从结构形式和构造上看,处于海水环境的桥梁
4、结构,构件截面几何形状应简单、平顺,减少棱角,以避免结构断面的突变而导致应力集中。结构构件应方便施工,易于成型。结构形式应便于对桥梁关键部位进行检修和维护,应设置必要的检测、维护和采取补充保护措施的设施和通道。同时,对处于腐蚀较严重部位的构件,应考虑其易于更换的可行性。从具体构造上考虑,由于配筋的密集将导致硅浇注不均匀,使碎拌和物在浇注中出现离析,从而导致碎的不密实或呈蜂窝状。因此,桥梁的上下部构件中钢筋间距应能保证碎浇注均匀和捣实,应保证其最小间距不小于5cm,当配筋量较大时,也可考虑受力钢筋并置的构造措施。对结构断面突变处,除按受力需要设置必要的受力钢筋外,还应充分考虑该断面出现应力集中的
5、可能性,应设置充足数量的构造钢筋。另外,对于跨越施工缝的位置应设置必要数量的骑缝构造钢筋。构造钢筋面积的最小值应不低于构件截面积的005%,间距不宜大于25cmo对大吨位支座或预应力锚下等集中力作用的暴露部位应验算局部拉应力,必要时应采取特殊的防腐措施。桥梁下部结构中可能受到船舶、漂流物、流冰或海水冲击异常剧烈的部位,应配置附加钢筋或采用纤维碎,必要时也可考虑设置砌石护裙。碎保护层对钢筋的防腐蚀极为重要。首先,增加保护层厚度可明显地推迟腐蚀介子(氯离子)到达钢筋表面的时间;其次可增加抵抗钢筋腐蚀造成的胀裂力。因此,为防止海水环境中桥梁构件过早地发生钢筋腐蚀破坏,除了要求碎保护层要有良好的质量外
6、(高密实性),尚应满足合适的保护层厚度。海水环境按规范要求定义为I类环境类别,为进一步提高结构的耐久性,按规范规定碎构件的普通钢筋或预应力钢筋最小保护层厚度应满足表1。序号构件类型环境类别In1基础、桩基承台基坑底面有垫层或侧面有模板(受力主筋)基坑底面无垫层或侧面有模板(受力主筋)60mm85mm2墩台身、挡土结构、涵洞、梁板、拱圈、拱上建筑(受力主筋45mm3人行道构件30mm4箍筋30mm5缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件45mm6收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋25mm注:对宜受冰凌等漂流物磨损或撞击的部位,钢筋保护层的厚度应适当加大。由于浇筑在硅中并暴露在外的临时或永久的吊环、紧固
7、件、预埋件等的锈蚀都将扩散,若与碎构件中的其它钢筋接触,则构成构件内宏观的腐蚀电偶,进而加剧了构件内钢筋和埋入件的锈蚀。因此,要求这类埋入件应与构件内的其它钢筋绝缘设置,否则应采用牺牲阳极保护。对封闭预应力锚具的硅质量应高于构件本体碎质量,其水灰比不应大于0.4,其厚度应大于90mmo另外,从采用的碎材料来看,处于海水环境中的桥梁结构工程的碎原材料除满足强度要求以外,还应充分考虑环境条件的影响,应具有抗腐蚀性、抗渗性,即具有所需要的耐久性。对采用的水泥材料宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥等。其中,对于受冻地区的硅宜采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐
8、水泥,而不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。当采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥时,宜同时掺加减水剂或高效减水剂。碎中的骨料应选用质地坚固耐久,具有良好级配的天然河砂、碎石或卵石。细骨料不宜采用海砂,当必须采用海砂时,应严格控制海砂带入碎的氯离子量,可通过掺加适量亚硝酸钙等阻锈剂来减少氯离子含量。碎中粗骨料与水泥沙浆的接触面一般是薄弱环节,海水中的氯离子容易从该界面渗入钢筋周围,为提高碎保护层抗氯离子的渗透能力,要求粗骨料最大粒径应小于保护层厚度,应按照构件尺寸、钢筋直径和结构受影响的位置合理确定。同时,应严格限制硅拌和水中氯离子的含量不大于200mg1对采用硅酸盐水泥、普通硅酸
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