某沿海高速公路桥梁受盐冻腐蚀混凝土质量检测和处理技术方案

某沿海高速公路桥梁受盐冻腐蚀混凝土质量检测和处理技术方案研究【摘要】在我国的东部沿海地区，由于经济基础发达，交通基础设施也是最完备的，高速公路大多集中于此。因为处于沿海地区，很多沿海高速公路桥梁都要经受盐冻腐蚀，产生的安全隐患较大，所以必须要做好混凝土的质量监测和处理工作。本文即选取某沿海高速公路桥梁为例，就其在盐冻腐蚀条件下混凝土质量检测和处理技术方案进行了研究，希望可以为相关单位提供一些技术参考。【关键词】高速公路桥梁；混凝土；质量检测0.引言随着我国经济的迅速发展，基础设施建设不断加强。在东部沿海地区，由于经济相对比较发达，所以基础设施的建设更为完备一些，在交通领域中，沿海的高速公路网是最发达的，从全中国的高速公路网络来看，东部沿海地区占据了70%以上，由于所跨区域面积大，很多地区地质条件复杂，有的要经过山区，有的要跨过大海，各种立交桥、跨海大桥等的数量非常多。其中，跨海桥梁因为所处的环境比较恶劣，需要经受海水的腐蚀以及冰冻等恶劣条件，所以需要投入更多的力量用于维护。不加维护的话，一旦时间久了，安全隐患将会非常大，产生的后果将是非常可怕的[1]。那么如何确定沿海高速公路桥梁受盐冻腐蚀程度呢，以及采用怎么的检测和处理方法呢，本文就以某沿海高速公路大桥为例对该问题进行探讨。1.结构混凝土耐久性要求根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》、《混凝土结构耐久性设计及施工指南》、《桥梁结构高耐久性混凝土设计及施工规程》、《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》等相关规范，结合国内外关于混凝土预防性保护的最新研究进展，并结合混凝土桥梁不同部位的工作环境进行耐久性设计。桥梁不同部位的环境侵蚀作用等级及相应的抗冻要求见表1和表2。表1混凝土抗氯离子侵蚀等级划分[2]表2桥梁各部位环境作用等级划分与混凝土抗冻要求[3]2.工程概况某沿海大桥始建于2000年，地处渤海，沿线地形平坦开阔、低洼，以山前冲海积平原为主。桥梁结构上部以现浇钢筋混凝土连续箱梁和25m跨预应力混凝土空心板为主，下部结构为柱式墩，桩基础。大桥自通车至今，为当地的经济发展做出了重要贡献。2011年5月，开始发现桥梁工程中有腐蚀现象，主要集中在桥墩和部分梁板混凝土部分，表现为表面剥蚀，病害形态多呈鱼鳞状点蚀，剥蚀多发生在粗骨料表面。根据调查，目前已经发生腐蚀的混凝土墩柱已达60个左右。根据统计分析发现，墩柱、盖梁和个别梁板均是在面向北偏东方向一侧出现了不同程度的混凝土剥落和腐蚀，严重的(主要是靠近海边)北偏东向的混凝土表面已面目全非，而远离海边的桥墩北偏东向的混凝土表面仅有轻微剥蚀或有即将剥蚀现象。而除剥蚀面的其它位置，混凝土基本完好。3.试验准备工作通过对症状的判断，认为该桥梁是在海洋季风作用下发生了沿海地区比较常见的盐冻腐蚀情况。一般来讲，混凝土早期受冻会使混凝土表面爆裂，强度损失严重，对结构的承载力和耐久性影响很大。处于寒冷潮湿环境的混凝土在冻融循环的反复作用下，将引起混凝土表层剥落和开裂，对结构的耐久性危害很大[4]。渤海地处北方，冬季气温较低，在海水中除了盐类的腐蚀之外，还经常会遭遇到冰冻，冻融破坏也是一种会对桥梁产生非常大损害的一种恶劣条件，相比与南方，北方的沿海大桥更容易发生安全隐患也就是这个原因。3.1盐冻破坏的主要特征桥梁混凝土在遭受盐冻破坏之后，有几个典型特征，一是在没有干扰的剥蚀表面或裂缝中可见到白色盐结晶体(以氯盐为主)；二是表面分层剥落，骨料暴露，但剥落层下面的混凝土完好，传统的钻芯取样实测强度不低；三是破坏速率快，对未采用防盐冻措施而使用除冰盐者，少则一冬，多则数冬，即可产生严重盐冻破坏。3.2检测内容为了进一步了解该工程混凝土病害的数量和程度，探究发生腐蚀的原因，本单位主要进行了以下几个方面的检测:(1)原材料质量检测，主要包括细骨料质量检验和粗骨料的黏附性、剥离物的化学结晶检验，以及混凝土外加剂、混凝土拌和和养护用水的质量检验等。(2)混凝土腐蚀情况现场普查。(3)混凝土施工质量检验:主要包括混凝土内钢筋分布、钢筋保护层厚度检验，混凝土抗压强度评定，混凝土密实性评定，混凝土配合比反演等内容。(4)混凝土盐冻实验:主要包括剥离物化学结晶物检验，组合盐冻试验等内容。(5)混凝土病害的危害评定及加固方案可行性研究。4.主要试验检测结果通过以上的试验检测，经分析论证，初步得出以下结果:4.1混凝土腐蚀发展过程和病害程度(1)2010年渤海地区经受了自1963年以来最为严重的严寒，渤海大面积发生了结冰现象，而该工程混凝土腐蚀也主要发生在这个时期，此次冰冻期较长，从2010年的冬季一直延伸至2011年春季，在经过整个的一个冻融期后，桥梁的病害至2011年5月已非常显著。(2)现场检验结果表明，病害率达到70%以上，各桥墩柱混凝土的腐蚀病害均发生在迎海的方向上(即北偏东方向)，病害沿墩身纵向分布，与未发生腐蚀部分的混凝土界限分明。(3)目前腐蚀均发生在混凝土的表层区域，最大剥蚀深度为5mm，未见裂缝进一步扩展和钢筋锈蚀。(4)部分桥梁构件，尤其是靠海和海上的桥梁腐蚀最为严重，受腐蚀面积最大，桥墩、主梁靠海面有大量网状裂纹，局部混凝土剥落，骨料暴露。4.2原材料质量检验结果经检验，混凝土原材料中的细骨料(砂子)、混凝土外加剂和拌和养护用水质量满足有关质量要求，粗骨料符合要求，混凝土拌和物具有较好的粘聚性。4.3混凝土施工质量检验成果(1)经抽样检验，结构中钢筋用量、分布以及保护层厚度基本符合设计要求。(2)通过采用回弹法检测，部分桥墩身混凝土质量较差，强度不满足强度要求，最低强度仅有21.5mpa。其余各墩强度基本满足设计要求。(3)经对本桥梁部分墩柱混凝土的氯离子渗透实验表明，氯离子渗透性为中级，不适合于盐害区环境。(4)经混凝土配合比反演和混凝土内外质量对比评价，混凝土实际配合比与设计配合比基本一致，混凝土内外质量基本一致。4.4混凝土盐冻试验结果(1)通过在腐蚀的混凝土表面剥取剥蚀部分混凝土，并取内部未发生腐蚀的混凝土进行对比分析发现，钠离子水平、氯离子水平和硫酸根离子水平明显要高出很多，说明该工程混凝土表面受到了氯盐和硫酸盐的侵蚀，并遭受冻害影响，是比较典型的盐冻破坏。(2)通过室内的氯盐冻融和硫酸盐冻融试验以及氯盐和硫酸盐混合盐冻室内试验，进一步证明了上述结论，其中尤其以氯盐和硫酸盐组合盐冻的破坏程度为大。(3)试验同时考虑经环氧树脂表面处理的混凝土芯样的抗盐冻能力，结果表明，利用环氧树脂进行表面防腐的效果比较理想。5.混凝土病害的初步处理方案鉴于目前混凝土病害仅发生在混凝土表面，尚未危及内部混凝土，初步拟订防腐处理措施如下:(1)清除构件表面氯离子含量超限厚度范围的混凝土及盐冻破坏层，直到新鲜混凝土层再做涂层。(2)用环氧调和腻子(厚1000～2000μm)对混凝土基面进行找平。(3)采用环氧树脂封闭漆作为底漆(30μm)，采用环氧树脂漆作为中间漆(2道，每道厚150μm)，采用丙稀改性脂肪族聚胺脂作为面漆(2道，每道厚100μm)。(4)对墩柱混凝土强度不足的，验算承载力是否满足要求，有问题的采用碳纤维套箍进行补强，并在碳纤维外层采用喷砂涂水泥浆以防纤维老化。6.结束语随着国内经济的进一步发展，由于所处的地缘优势，沿海经济的发展也将会比过去更快，这就对各种硬件设施提出了更高的要求。沿海大桥的数量必然也会越来越多，由于海水的腐蚀性较大，所以最好是做好足够的预防与处理工作，定期对桥梁混凝土进行质量检测，及时的采取种种措施确保桥梁的正常运转，为当地经济发展提供助力。[科]【参考文献】［１］梁定.跨海和沿海桥梁钢筋砼腐蚀与防腐[j].公路与汽运.2003(05).［２］吴壮佳,姚学昌.浅谈沿海地区砼构造物腐蚀原因及防护措施[j].广东公路交通.2002(03).［３］闻宝联,涂光备,刘凯立,王宝来,张鸿宾.钢筋混凝土桥梁病害调查及维护研究[j].桥梁建设.2004(01).［４］张春海.某沿海高速公路桥梁受盐冻腐蚀混凝土质量检测和处理技术方案[j].北方交通2011(07).