临海环境桥梁混凝土结构耐久性防护措施对比研究

1、    临海环境桥梁混凝土结构耐久性防护措施对比研究    王辉 朱俊：tv331： a引言：桥梁在长期运营过程中，由于受环境因素(腐蚀、温度、湿度变化)和使用条件的影响，将发生材料老化与结构损伤，这种损伤的积累将导致桥梁结构使用性能劣化、承载力下降、耐久性能降低，以致影响到结构的安全性。提高混凝土结构的耐久性是一项涉及面广的系统工程，大致可分为“防”和“治”两方面，“防”胜于“治”。“防”就是在设计和施工中采取附加防腐措施，通过附加措施提高结构抵抗外界侵蚀能力，增强结构耐久性能，实现桥梁结构使用年限的增加。本文对桥梁混凝土结构常用防腐附加措施进行了调研

2、分析，针对不同附加措施的适用性和防腐效果进行对比研究，最终实现不同防腐措施的优缺点和适用性，为相关建设工程提供理论依据。1 混凝土表面涂装防护对混凝土结构表面进行防护时，表面防护应达到以下基本要求：（1）装饰作用，遮盖混凝土表而众多的缺陷，美化颜色不均、色彩古板的混凝土外观，点缀环境，使混凝土结构成为一道景观；（2）防水作用，防止水浸入混凝土内部引起钢筋锈蚀和混凝土劣化；（3）防潮作用，在潮湿环境能保持混凝土内部处于干燥状态，有利于提高混凝土的使用寿命；（4）防腐蚀作用，防止混凝土碳化、氯离子侵蚀、化学介质腐蚀、阻止钢筋锈蚀，延长混凝土构件的使用寿命。在混凝土表面涂装时，涂层体系的上述四种作用

3、是相辅相成的，而防腐蚀作用是首要的。露天混凝土结构受到太阳光的照射，涂层体系会逐渐老化。因此，涂层体系应具有一定的耐紫外线照射能力，而在使用期内不剥落，不开裂，粉化减薄的速度控制在一定范围内。湿热、盐雾环境会对涂层产生破坏作用：一方面，湿热、氯离子会促使涂层成膜物的化学变化，使面涂层自身遭到破坏；另一方面，也可能促使涂层间的破坏，如起泡、剥落等。而在工业大气腐蚀环境（特别是酸雨环境）下，要求涂层对这些腐蚀因素具有很好的耐受性。浸水环境下，涂层体系耐淡水和海水长期浸泡，并且应具有很好的耐水解性能和优异的耐磨性。处于表湿区的混凝土结构，涂层体系除应满足一般性能要求外，还应满足下列要求：封闭底漆应具

4、有对潮湿混凝土基面很好的润湿性、渗透性和优异的附着力；涂料具有较快的固化速度，可以在较短时间内浸水并能抵抗水流波动的冲击；涂料浸水后可继续在水下固化，固化后涂层性能基本上不受影响。2 硅烷浸渍技术硅烷浸渍技术是常用的混凝土结构耐久性防护措施，其优越的性能主要表现在：（1）优异的防水性及防氯离子渗透性；（2）紫外线稳定性，减少风化损坏；（3）透气性，减少冻融损害；（4）无色，均匀，中性外观；（5）耐久性强，长效保护。硅烷作为混凝土防腐材料应用于海工结构物大气区和浪溅区防腐蚀，混凝土基体表面处理要求相对较低，施工工艺简单，施工效率高。膏体硅烷的触变性，在仰面施工表现出色，单次涂覆厚度大，坠落损失少

5、，表面挥发少，渗透时间长，渗透深度大。施工采用辛基三乙氧基硅烷膏体浸渍材料，聚合反应主要释放物为乙醇，对环境污染和施工人员健康影响小，但仍需要做好通风、防火及个人防护措施，并尽量避免直接与皮肤接触。硅烷应储存在阴凉通风处。3 环氧涂层钢筋环氧树脂涂层钢筋的主要特点有：在混凝土与钢筋间有抗氧离子、氯离子和水分子渗透的作用，具有极佳的化学抗腐蚀性能；形成后的涂层与金属粘着力高、干缩小、延性大，有效阻隔侵蚀物质；可延长建筑物的使用寿命达50年以上，避免因维修或拆除造成的诸多不便和昂贵的成本。环氧涂层钢筋具有广泛应用，归纳起来有以下几点优点：（1）涂层钢筋的费用只占投资额的1%2%；（2）直接延长建筑

6、物的使用寿命达50年以上，更可避免因维修或拆除公用设施而造成的诸多不便；（3）免除长期维修、保养的昂贵费用；（4）钢筋防腐技术有许多种，环氧有机涂层的防腐性能最好，安全性最高；（5）环氧涂层完全阻隔钢筋与外界环境接触，呈绝对惰性，具极优秀的抗化学侵蚀性能；（6）操作简单，施工进度不受天气影响；环氧涂层钢筋有许多优点和优势，在国内外得到迅速发展。然而，其也存在一些问题与不足，主要有：（1）修补难以避免（2）环氧涂层钢筋价格高昂（3）缺乏专业的检验认证采用环氧涂层钢筋是解决钢筋和预应力钢筋腐蚀问题的重要措施 ，在工程设计阶段就采用自身具有防腐能力的钢筋，可以改被动维修、重建为主动防范，延长钢筋和建

7、筑物的使用寿命。4 阴极保护法阴极保护技术在埋地管道中应用最多，我国已有相应的规范和较成熟的工艺。近几十年来，国外已经开始在钢筋混凝土路、桥的防腐蚀中应用阴极保护技术，收效甚佳。据报道，英国有7座桥梁应用了阴极保护，效果很好，使用寿命可以延长40年。据有关资料介绍，根据美国腐蚀工程师协会标准规定的加速试验方法测出的混合金属氧化物钛阳极的使用年限可超过100年，目前阴极保护盐污染钢筋混凝土结构中混合金属氧化物钛网阳极的应用最成功也最广泛，它唯一的缺点是价格昂贵。近年来，阴极保护法不仅应用于已受氯离子腐蚀的结构，以控制结构的腐蚀速率，而且还应用于新建结构，并取得了良好的效果。外加电流法阴极保护技术

8、的优点主要有：（1）可施加很大槽压，进行远距离阳极配置，实现更大范围的保护电流供给，阳极有效保护半径大。（2）适用条件好，可以应用于各种环境介质中，包括混凝土等高电阻率环境中，不受环境电阻率限制。（3）便于调节，输出电流和电压可连续调节。（4）使用寿命长，用于大型工程成本较低。外加电流法阴极保护技术的缺点在于：（1）大槽压可能对邻近金属结构物产生杂散电流干扰，并且易使高强钢过保护，导致氢脆。（2）大槽压可能使被保护结构物涂覆层产生阴极剥离。（3）保护系统结构较复杂，管理和维护工作量大。（4）电流分布不易均匀。（5）初次投资较大。（6）可能会由于供电电源的故障导致阴极保护系统停运。5 结论本文通

9、过对临海环境下混凝土桥梁常用的耐久性附加防护措施进行调研分析，得出了以下结论：1）混凝土表面涂层防护措施防护效果较好，可以有效的减小海水侵蚀和混凝土碳化。但使用寿命较短，受环境影响较大，施工技术复杂，对施工质量要求较高。2）硅烷浸渍防护措施表面处理要求相对较低，施工工艺简单，施工效率高。混凝土材料采用硅烷防护措施时，可以有效的抑制了氯离子渗透，各层氯离子明显减少。3）环氧涂层钢筋应用广泛、安全性高、操作简单，可有效延长建筑物的使用寿命。但环氧涂层钢筋的价格要比普通钢筋贵，且在运输、装卸过程中容易损坏钢筋表面涂层，后期修补难以避免。4）外加电流法阴极保护技术可应用于各种环境介质中，使用寿命长，用于大型工程，成本较低。但保护系统结构较复杂，管理和维护工作量大，可能由于供电电源的故障导致阴极保护系统停运。参考文献1 柯伟.中国工业与自然环境腐蚀调查的进展j.腐蚀与防护,2004,25(1):1-8.2 唐明述.节能减排工作应重视提高基建工程寿命j.中国水泥,200