對鋼筋混凝土的二次防護

孫忠偉

(河北省交通運輸廳公路管理局)

1 概述

全世界每年生產(chǎn)的混凝土量，地球上每一位居民平均能分攤到1t。這是因為，混凝土與其他建筑材料相比，有著極大的優(yōu)勢:間隔便宜，原材料資源豐富，可以利用其他生產(chǎn)行業(yè)的副產(chǎn)品。在目前的科學技術(shù)條件下，盡管可以肯定地說，混凝土壽命擔保會超過年，但諸多因素會使該指標大大降低:靜、動荷載的作用，外部腐蝕介質(zhì)的侵襲，磨耗作用，風化作用等。

人們對橋梁結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量的要求不斷提升，這就需加強日常維護，保持橋梁的良好狀態(tài)。近些年來，養(yǎng)護修理的投資與新建投資的比例不斷改變。據(jù)統(tǒng)計，在歐洲，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維護和修理費用占到新建投資的50%，與10年前相比(該比例占20%～30%)翻了一番;更有甚者，2010年該比例竟達到85%。在美國，每年用于重建易老化的橋梁的投入達500億美元。

目前，對養(yǎng)護和修理混凝土結(jié)構(gòu)，世界各地都有大量的可用材料。對用戶來講多樣化的材料，一方面可供任意挑選;另一方面，由于缺少對這些材料的深刻認識，究竟在什么條件下，該選用哪種材料，也使他們很為難。

我們在修理混凝土橋梁結(jié)構(gòu)時，通常也有相關(guān)的規(guī)范，規(guī)定了一些可用材料以及它們的使用方法。但在實踐中，很少有人仔細研究各種材料的相容性。也就是說，修理的效果，不僅在于材料自身，更重要的是這些材料的組合作用。要統(tǒng)籌考慮“修理材料—界面層—被修理的基質(zhì)材料”。這就給設(shè)計、材料、承包商帶來了麻煩。如果設(shè)計的組分不好，不僅對修理時的操作不滿意，還會使加固后的結(jié)構(gòu)耐久性出現(xiàn)問題。

2 歐洲標準

歐洲國家對秀麗結(jié)果滿意度的統(tǒng)計表明，25%的業(yè)主對修復5年后的結(jié)構(gòu)不滿意;對修復10年后的結(jié)果有75%的業(yè)主不滿意。于是在2009年，歐洲國家制定了EN1504標準:《對混凝土結(jié)構(gòu)修理、保護的操作、要求、質(zhì)量控制和評價》標準的第三部分《結(jié)構(gòu)性修理和非結(jié)構(gòu)性修理》中提出，混凝土的保護材料、修理材料必須保證它們的相容性。表1中列出了對一些修理材料的要求。

標準將修理材料分成R1、R2、R3、R44級，而且還分成結(jié)構(gòu)性修理和非結(jié)構(gòu)性修理。這就可以明確，哪些結(jié)構(gòu)物應(yīng)進行承載力加固，哪些結(jié)構(gòu)物可以僅對混凝土進行保護。

傳統(tǒng)的修理是先進行材料的物理—力學性能試驗，著眼點在材料自身;歐洲國家規(guī)范則著眼于整個修理系統(tǒng):修理材料的組合，被修理混凝土的表面處理，界面層的粘結(jié)力等。從表1中可以看出，物理力學指標高的材料不能擔保修理完的結(jié)構(gòu)具有高質(zhì)量。除了把粘結(jié)強度作為主要指標外，系統(tǒng)的耐久性也是一項非常重要的指標

3 對混凝土的二次保護

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修理和保護往往得不到人們的足夠重視。通常的做法是將涂料覆蓋在混凝土表面上，一來使結(jié)構(gòu)得到初步保護，二來也起到裝飾作用，這是一種浮淺的做法。具有非?，F(xiàn)實的意見是，如果我們能保證各種修理材料的相容性，修復后的結(jié)構(gòu)就會完善而持久。遺憾的是，事實并非如此。比如，我們對橋梁墩臺進行了局部修理，沒有對結(jié)構(gòu)混凝土進行全面保護，在兩年之后，未修理部分的混凝土也開始出現(xiàn)剝落。

表1 對水泥基修理材料的要求

在歐洲標準《混凝土表面保護》中，明確規(guī)定了用于混凝土二次保護的材料要求，根據(jù)結(jié)構(gòu)的健康水平和它們對保護材料的影響，選定保護材料。

4 表面保護類型

(1)憎水型。

用溶液或膠液噴涂在混凝土表面，可獲得防水效果;溶液附著在氣孔和毛細管壁上，使混凝土形成憎水層。混凝土表面孔隙并未被填滿，仍然可以“呼吸”，混凝土表面不形成封閉的薄膜;憎水層可以抵御大氣侵蝕。

(2)浸漬型。

浸漬液體噴涂在混凝土表面，形成堅固的表層;混凝土表面氣孔和毛細管部分或全部被填滿;混凝土表面形成或斷斷續(xù)續(xù)的薄膜;浸漬液可采用有機聚合物。

(3)覆蓋型。

使混凝土表面形成一層堅硬的實體保護層;層厚通常為0.1～0.5mm;覆蓋物采用某些聚合物，可以在聚合物中填充干水泥或水泥漿以使?jié){液粘稠、均勻。

除了對材料自身要求外，標準還制定了混凝土二次保護的選用原則和工藝，根據(jù)結(jié)構(gòu)用途、使用狀況、腐蝕機理選用不同類型的材料。

應(yīng)該特別指出，我們目前的情況是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土橋梁出現(xiàn)了裂縫，甚至引起了鋼筋的銹蝕，保護層脫落，這才想到對混凝土保護。在歐美國家，在檢查橋梁時，是著重看混凝土是否碳化及碳化深度，檢查氯鹽含量。但氯鹽含量超標時，就要進行二次保護。比如，注入(或噴涂)帶阻銹劑的硅烷防水材料，可以延緩或消除腐蝕過程。與不做二次保護相比，至少，會延長使用壽命7年。

5 結(jié)論

(1)應(yīng)借鑒國外經(jīng)驗，制定混凝土二次保護規(guī)范，包括所用材料，如何保護和驗收標準。

(2)制定養(yǎng)護和修理規(guī)范，包括日常檢查內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)修理時，采用什么樣的材料和工藝。

(3)改變對橋梁結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護思路，不是等問題出現(xiàn)了才去解決，而是要預先告知橋梁可能會出現(xiàn)什么樣的問題，及時保護和修理。