基于氯鹽環(huán)境的橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕原因及破壞防治研究

孫鵬崴

長(zhǎng)安大學(xué) 陜西西安 710000

在橋梁建筑施工中，最常見的材料就是混凝土和鋼筋，但結(jié)合近年來項(xiàng)目建設(shè)情況分析，其很容易受外界因素的限制降低自身性能和質(zhì)量，因此要求項(xiàng)目施工單位和人員必須要加大對(duì)這方面的研究。導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)劣化的外界環(huán)境原因有很多，如氯鹽、硫酸鹽以及凍化環(huán)境等，其中氯鹽環(huán)境中的氯離子持續(xù)侵蝕橋梁混凝土結(jié)構(gòu)，很容易讓內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)銹化，致使混凝土分裂等，在沒有任何有效處理措施的基礎(chǔ)上，普通質(zhì)量的混凝土很容易在幾個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生剝落、開裂等現(xiàn)象。因此在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)施工期間，施工單位必須要基于氯鹽環(huán)境下的腐蝕原因，提出有效的破壞防治對(duì)策[1]。

1 氯鹽環(huán)境對(duì)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的原因

在氯鹽環(huán)境中，依據(jù)氯離子引發(fā)鋼筋銹蝕的過程主要分為以下幾點(diǎn)：

第一，破壞鈍化膜。由于水泥水化具有極強(qiáng)的高堿性，PH數(shù)值可以大于等于12.6，這樣很容易讓鋼筋表層出現(xiàn)一層緊密的鈍化膜。此時(shí)CL-會(huì)慢慢滲透到混凝土結(jié)構(gòu)，并開始影響鋼筋表層。在這一離子吸附到部分鈍化膜當(dāng)中的情況下，可以讓所吸附位置的PH數(shù)值快速下降到4以下，那么此時(shí)的鈍化膜就已經(jīng)失去了作用；

第二，構(gòu)成“腐蝕電池”。由腐蝕電池產(chǎn)生作用結(jié)果，可以讓鋼筋表層出現(xiàn)坑蝕，且因?yàn)殁g化膜區(qū)域相比已經(jīng)被破壞的區(qū)域，坑蝕發(fā)展更為快速，所以這也是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“坑蝕”的根本原因；

第三，Cl-的導(dǎo)電。腐蝕電池的關(guān)鍵因素就是具備離子通路。因?yàn)榛炷林芯邆渎入x子，所以在強(qiáng)化電子通路的同時(shí)，控制了陰陽兩極的歐姆電阻，也提升了腐蝕電池的工作效率，這樣必然會(huì)促進(jìn)電化學(xué)的腐蝕過程。

2 案例分析

2.1 概述

某高架橋工程的上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土墩臺(tái)和1，5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。同時(shí)，橋梁設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)期是100a，耐久性設(shè)計(jì)環(huán)境的類型可以達(dá)到I類。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探結(jié)果分析，高架橋周邊存在化工廠，兩者相距400m。由于化工廠廠區(qū)排水沒有經(jīng)過科學(xué)處理，且其中存在腐蝕性，所以土壤和地下水的污染情況較為嚴(yán)重。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果分析可知，其中存在大量氯鹽等腐蝕介質(zhì)，此時(shí)結(jié)合國(guó)家提出的巖石工程勘察規(guī)范和防腐設(shè)計(jì)要求分析可知，這類工程環(huán)境的腐蝕作用級(jí)別可以達(dá)到D到E級(jí)，且在后期施工建設(shè)期間由此造成的腐蝕危害極大。

2.2 設(shè)計(jì)思路

鉆孔灌注樁自身的防腐性無法抵抗氯鹽環(huán)境在長(zhǎng)時(shí)間下構(gòu)成的影響，因此需要施工建設(shè)單位從多角度入手提出具體防治對(duì)策：一方面，要在鉆孔灌注樁的外面設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒，并利用纖維包裹提升復(fù)合材料的隔離防護(hù)效果；另一方面，注重優(yōu)化混凝土的耐久性和密實(shí)度，以此有效防治腐蝕介質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的危害。同時(shí)，也可以通過添加粉煤灰、控制原材料以及混凝土質(zhì)量、增加鋼筋的混凝土保護(hù)層等來做好防護(hù)。

2.3 基于氯鹽環(huán)境的橋梁混凝土結(jié)構(gòu)破壞防治對(duì)策

一方面，隔離防護(hù)。在直徑為1.5m的鉆孔灌注樁的外面安裝直徑為1.7m的鋼護(hù)筒。在正式施工前，要對(duì)比鋼護(hù)筒可以選用的材料類型，本文概述方案選用了Q345鋼，且鋼板的厚度達(dá)到了10mm，長(zhǎng)度為18m。需要注意的是，這一內(nèi)容需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行調(diào)整，且必須要保障鋼板可以經(jīng)過地下存在污染的水質(zhì)。另外，還要在鋼護(hù)筒的外層包裹好纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其也被叫做GRP，具體厚度要超過3.0mm。因?yàn)檫@類材料在橋梁混凝土施工建設(shè)中具有極強(qiáng)的耐腐蝕性，不管是對(duì)氯離子還是其它腐蝕性強(qiáng)的元素都有極強(qiáng)的抵御能力。

因?yàn)橛蒅RP所構(gòu)成的橋梁混凝土防腐蝕結(jié)構(gòu)屬于“一底六布七油”，底層運(yùn)用了不飽和樹脂，等待底層完全晾干之后，要利用抹膩?zhàn)訉摴鼙韺痈?cm的焊縫整平。同時(shí)，要利用玻璃布從內(nèi)到外分成四道0.4mm粗布和兩道0.2細(xì)布，且保障玻璃布的沒有堿性，屬于平紋，兩邊封邊，而所選樹脂膠液材料為不飽和間苯樹脂[2]。另一方面，性能要求。結(jié)合下表1分析可知，本文概述案例所需鉆孔灌注混凝土性能與常規(guī)混凝土強(qiáng)度有較大差異，因此在實(shí)踐施工期間，工作人員必須要做好以下工作：第一，要運(yùn)用C40的水下混凝土進(jìn)行施工建設(shè)工作；第二，要保障混凝土的耐久性指標(biāo)，而抗壓耐腐蝕的系數(shù)更要大于0.9，抗?jié)B等級(jí)不低于S12；第三，選用低C3A含量的硅酸鹽水泥，且含量不能超過7%，水泥標(biāo)號(hào)更是不能低于42.5普通硅酸鹽水泥；第四，將粉煤灰等添加到混凝土當(dāng)中，必須要優(yōu)先選用I級(jí)灰，且符合水泥和混凝土針對(duì)粉煤灰提出的具體要求；第五，混凝土的最大水膠比不能超過0.4，粗骨料的壓碎數(shù)值要控制在2.3到3.0之間，砂的細(xì)度模型要超過2.5；第六，鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度要超過75mm。

表1 性能對(duì)比分析

3 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合本文概述分析可知，在氯鹽環(huán)境下的橋梁混凝土結(jié)構(gòu)必須要在深入探索現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量要求，優(yōu)先選用合理的材料和施工方案，在做好結(jié)構(gòu)防護(hù)的同時(shí)，提出明確的預(yù)防對(duì)策。這樣不僅能從基礎(chǔ)上保障橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全，而且可以為后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。