混凝土桥梁预埋钢筋锈蚀的建议范文

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《内蒙古公路与运输》2014年第二期

1高性能混凝土

高质量混凝土能防止开裂，而减少裂缝就可降低携带氯离子的冰雪融水或海水流入混凝土内部去腐蚀预埋钢筋，因此高质量混凝土的生产和维护极为重要。高性能混凝土(HPC)就是一种高质量混凝土，它的制备材料和掺料是经过精心挑选和配比(优化)的，在集料、拌和水、外加剂等原材料上限制了氯离子和碱含量，即从源头上加以预防和控制，目的是使其早期强度、极限强度和耐久性超越传统的混凝土，所以使用寿命更长，耐久性高，其耐久性指标包括新拌混凝土的气孔结构、较低的渗透率和适当的含水量，以及日后不易开裂等。

高性能混凝土是一种质控混凝土，原料中除了水、硅酸盐水泥和粗、细集料外，还添加了其他成分，几十年前的工业“废”料现在变成了新型质控混凝土不可或缺的组成部分，添加了粉煤灰、微硅粉和高炉矿渣粉(GGBF)等掺料的混凝土可大大降低水灰比，减少混凝土内部的游离水，有效降低混凝土内的孔隙数量和尺寸，阻断混凝土内部的毛细管，大幅提高混凝土的抗渗透性，从而大幅减少H2O、C1ˉ和CO2在混凝土内的渗透，能使钢筋锈蚀率降低到普通混凝土中钢筋的10%以下。它不仅能增加混凝土的强度和耐久性，而且由于是环境友好型的产品而扩大了销路。高性能混凝土能提高混凝土预制构件的力学性能，其中包括抗拉强度和抗压强度、弹性(刚度)模量，在易冻地区它的益处更是巨大。高性能混凝土耐久性的提高有助于增强其抵御含氯化物冰雪融水的渗透作用，从而提高预埋钢筋的使用寿命，减少剥落、开裂和相关的维修。虽然高性能混凝土经常被运用在桥梁上部结构、下部结构和高层建筑上，但由于其早期开裂难以预料，故在桥面的使用上不受青睐。混凝土桥面的早期开裂是个复杂的问题，可能是由于生产和浇筑等综合因素造成的，如蒸发率高、收缩幅度大、在拌和或浇筑中混凝土的坍落度过高、混凝土中水分过量，也可能是由于顶部配筋不足、混凝土震荡捣固不够、伸缩缝处加筋不足，或由于模壳的重量或翘曲所致。高性能混凝土早期开裂风险的增大可能与使用微硅粉导致其强度增大有关，混凝土强度大会使桥面的横向开裂雪上加霜。如果说对高性能混凝土其中一个方面的规范是增加其耐久性的话，那么对耐久性规范的一个方面就是消除或减少开裂。这不仅仅与渗透性有关，而是渗透性与工作性是否平衡以及混凝土的捣固程度和均匀度如何的问题。用高性能混凝土建筑桥面时应把所有这些因素都考虑进去，而不应一味强调它的高强度。美国伊利诺斯州桥梁专家克劳斯，在研究了用高分子量甲基丙烯酸树脂填补高性能混凝土桥面板裂缝的效果后说，当前流行的处治方法就是将丙烯酸树脂洒满整个桥面来填补裂缝。桥面上的纹理和沟纹从桥面上很难用肉眼看到，但携带锈渍的锈水会从底部渗出，从桥底很容易看到，所以把树脂撒布到整个桥面就能覆盖包括看不到的所有沟纹。2004年美国联邦公路管理局在一份报告里公布了美国23个州针对高性能混凝土铺筑的桥面产生的裂缝拟采取的措施，该报告得出结论说，精心养生是确保高性能混凝土无虞的秘诀。如果桥面的不透水性是防御氯化物引起腐蚀的第一道防线的话，那么最后一道防线就是能将融雪剂与钢筋隔离开来的涂料涂层，常见的一种办法是使用环氧涂层钢筋。

2环氧涂层钢筋

环氧涂层钢筋在近几十年得到非常广泛的应用，它在20世纪70年代初刚出现时，与无涂层钢筋相比，成本增加了80%～120%。但随后的价格大幅下降，尤其是人们对它的生命周期计算之后。环氧涂层钢筋的价值是巨大的，其中一大益处就是确保预埋钢筋不受氯化物的腐蚀，避免腐蚀引起的开裂、剥落和坑槽，同时阻断了钢筋间相互的导电性，这就在长时间内大大地降低了腐蚀率。

3阴极防护

虽然保护预埋钢筋免受腐蚀有许多手段，但能绝对阻止它发生的只有一种，这就是阴极防腐保护，它的原理是通过外加直流电，或把钢筋搭接到防腐阳极或电阻阳极上使钢筋变为阴极;一旦接通电流，就会抵消腐蚀反应时释放的电荷，从而阻止其在轨道上出现腐蚀。阴极保护系统包括使用电弧喷涂锌板、活性镀锌板和离散阳极，不过这些方法常常与伸缩缝系统的改进和涂料的使用相结合。随着人们对防腐保护越来越重视，阴极保护也被提上了议事日程，但它需要的维护工作巨大，所以这一技术应该集中运用到价值较高的构件上，如桥面板、预制混凝土或预应力混凝土大梁、桥墩、墩帽、支柱等不容易更换的承重构件上，以及伸缩缝处的梁端部。修复桥面板最常见的措施是使用密封剂或更换低渗透性的桥面板加铺层，虽然大部分桥的桥面到期就得更换，而且也容易更换，但阴极保护也不失为一种可取的选择。不过阴极保护并没有作为常态真正起步，因为一方面人们缺乏这方面的意识，另一方面对阴极保护系统的跟踪和维护需要投入大量的人力和精力，而这是交通管理部门头疼的事。即使阴极保护系统已经工作了，也还需要进行定期“微调”，因为包括桥面在内的桥体在不断的变化，所以管理部门需要不断地调整所施加的电流大小才能保证效果更佳。

4防腐材料

有一种方法能完全避免腐蚀问题，那就是使用不腐蚀的惰性非金属材料来加固混凝土。钢筋阻锈剂是一种理想的抗锈蚀掺料，掺入混凝土中可以延缓或阻止钢筋受蚀，以达到延长结构寿命的目的。这种材料适用于普通硅酸盐水泥或矿渣水泥制成的混凝土，同矿渣粉、粉煤灰、微硅粉和常用减水剂的相容性较好，但对引气剂有选择性。在25℃以上时有明显的促凝、早强作用，并在坍落度损失方面有影响，在必要情况下可采取缓凝措施。它能在钢筋表面形成致密的保护层，当有害离子C1ˉ等侵入混凝土时，保护层能有效延缓、抑制或阻止钢筋生锈的电化学反应过程，从而保护钢筋，延长结构的使用寿命。

还可以选择使用不锈钢，它使用周期长但价格昂贵，所以成本较低的材料最终可能要从新一代碳纤维增强聚合物(CFRP)中开发，但需要进行进一步的实验室和实地试验分析。2002年5月开通的一座美国桥梁上横向和纵向钢筋的顶部和底部的钢筋网就使用了碳纤维增强聚合物作为横向和纵向加固物，并在开通后开始监测裂缝的形成及位置，最大裂缝宽度和长度的形成从开通后的第2个月开始，一直持续到2005年9月。桥面上的裂缝无法度量，因为测量到的最大裂缝宽度小于裂纹比较仪上的1/100英寸，这表明裂缝远远低于“美国各州公路与运输工作者协会”(AASHTO)标准规范中允许的最大裂缝宽度0.013英寸。

作者：申茂枝闫桃芬李钦勇单位：林郭勒盟公路管理处内蒙古二连浩特边防公路机械化养护队内蒙古锡林郭勒盟宝昌养路工区