淺談山東省高速公路橋梁水泥混凝土防撞護(hù)欄腐蝕狀況及防護(hù)措施

李 峰，閆炳潤(rùn)，閆文民

（青島潤(rùn)邦防水建材有限公司，山東 青島 266321）

1 概 況

1.1 山東省高速公路基本情況

截至2022年，山東省公路通車?yán)锍踢_(dá)28.68萬(wàn)km，公路密度為183 km/km2，均居全國(guó)第3位。全省高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到7 473 km，實(shí)現(xiàn)了“縣縣通高速”，高速公路通車?yán)锍讨鼗厝珖?guó)第一方陣。另外，山東省高速公路的行車舒適度進(jìn)一步提升，“十三五”期間，山東省對(duì)G2京滬（萊蕪—臨沂）、G20青銀（青島—濟(jì)南）、S29濱博（淄博段）、G3京臺(tái)（泰安—棗莊）、G22泰萊高速、G1511日蘭高速（菏澤段）、濟(jì)南饒城高速等重要通道進(jìn)行四改八提升擴(kuò)建，交通通暢率大幅提升，交通事故率大幅下降。根據(jù)山東省交通規(guī)劃，“十四五”期間山東省將對(duì)沈海、日蘭等高速繼續(xù)進(jìn)行提升擴(kuò)建，新建項(xiàng)目也較多，通車?yán)锍掏黄?0 000 km，逐步形成“九縱五橫一環(huán)七連”高速公路布局，繼續(xù)鞏固山東省高速公路通車?yán)锍涛痪尤珖?guó)第一方陣。

1.2 山東地區(qū)高速公路橋梁護(hù)欄基本情況

山東省高速公路建設(shè)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，已有30年的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)歷史，高速公路的建設(shè)促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)技術(shù)也得到不斷提升。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，山東省的機(jī)動(dòng)車保有量也不斷增長(zhǎng)，針對(duì)高速公路的安全標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)一步提升，《公路工程安全技術(shù)規(guī)范》由JTGF9—2015代替了JTJ076—95。目前山東省的高速公路橋梁防撞護(hù)欄主要以水泥混凝土護(hù)欄為主，金屬護(hù)欄較少。水泥護(hù)欄按照外形分SA級(jí)和SS級(jí)，高度由原來(lái)的90 cm提升到現(xiàn)在的110 cm，護(hù)欄的寬度由底部50cm漸變到頂部20 cm，護(hù)欄的水泥混凝土強(qiáng)度等級(jí)由C30提升到C40。

防撞護(hù)欄是橋梁建成后行車過(guò)程中唯一可見(jiàn)、影響造型美觀的外露工程，混凝土的質(zhì)量好壞直接影響工程形象和行車安全系數(shù)。橋梁防撞護(hù)欄受外界影響的因素較多，各種不利因素對(duì)橋梁防撞護(hù)欄造成侵害。山東省屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，降水集中，雨熱同季，春秋短暫，冬夏較長(zhǎng)。另外山東省的海岸線較長(zhǎng)，所以各條高速公路情況各異。根據(jù)調(diào)研，主要把山東省的高速公路按路域所處環(huán)境劃分為：內(nèi)陸地區(qū)（濟(jì)南、淄博、德州、濟(jì)寧、菏澤、臨沂、泰安、棗莊、聊城），膠東半島（煙臺(tái)、威海、青島），沿海地區(qū)（濰坊、東營(yíng)、濱州、日照）。內(nèi)陸地區(qū)高速公路橋梁防撞護(hù)欄的主要病害為雨水侵蝕和冬季雨雪天氣融雪劑的腐蝕。膠東地區(qū)為多雪地帶和沿海高鹽霧區(qū)交叉區(qū)域，對(duì)護(hù)欄的影響來(lái)自融雪劑和高鹽霧。沿海地區(qū)的影響主要是高鹽霧對(duì)混凝土的影響。根據(jù)調(diào)研情況分析，山東省的高速公路橋梁防撞護(hù)欄腐蝕情況為：膠東半島腐蝕最為嚴(yán)重，沿海地區(qū)一般腐蝕，內(nèi)陸地區(qū)較輕。

1.3 山東地區(qū)高速公路橋梁護(hù)欄病害基本情況

綜上所述，導(dǎo)致山東省高速公路橋梁防撞護(hù)欄損害的主因?yàn)槿谘﹦┘碍h(huán)境因素造成的侵害。常見(jiàn)的融雪劑是以氯鹽為主要成分的無(wú)機(jī)融雪劑，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等，通常稱做“化冰鹽”。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，是有機(jī)融雪劑的1/10，但它對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物的破壞非常大。另一類是以“醋酸鉀”為主要成分的有機(jī)融雪劑，該類融雪劑的融雪效果好，無(wú)污染、無(wú)損害，但價(jià)格比較貴，很少用于高速公路上。融雪劑對(duì)水泥混凝土防撞護(hù)欄的侵蝕、腐蝕、中性化、凍融破壞，幾年時(shí)間就能使護(hù)欄出現(xiàn)裂紋、混凝土剝落、漏筋等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響防撞護(hù)欄的使用壽命和外觀形象，病害嚴(yán)重時(shí)護(hù)欄鋼筋嚴(yán)重銹蝕，會(huì)削弱防撞護(hù)欄的安全性能，造成安全隱患（見(jiàn)圖1）。

圖1 護(hù)欄的損壞狀態(tài)

2 山東地區(qū)高速公路橋梁護(hù)欄防護(hù)現(xiàn)狀

從山東省高速公路橋梁防撞護(hù)欄的防護(hù)現(xiàn)狀來(lái)看，因早期的高速公路防撞護(hù)欄未做防腐蝕設(shè)計(jì)，往往是發(fā)現(xiàn)被腐蝕后再對(duì)護(hù)欄進(jìn)行修補(bǔ)防護(hù)，如威烏高速、沈海高速、青蘭高速等，都對(duì)護(hù)欄做了后期防護(hù)處理，效果很好。膠州灣跨海大橋在建造設(shè)計(jì)時(shí)就有護(hù)欄保護(hù)措施，至今效果非常好，其他高速公路很少做防護(hù)措施，護(hù)欄腐蝕嚴(yán)重。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前山東省高速公路橋梁防撞護(hù)欄防護(hù)所涉及的功能性材料分為：環(huán)氧涂膜類、水性高分子涂膜類、滲透性硅烷浸漬類等。根據(jù)破損情況不同，工藝各有不同，導(dǎo)致修補(bǔ)質(zhì)量參差不齊。根據(jù)調(diào)研，高分子涂膜類（氟硅類）效果較好，硅烷類次之，環(huán)氧類效果比較差。

3 常用防護(hù)材料的性能介紹

3.1 環(huán)氧涂膜類材料

環(huán)氧類涂層分為環(huán)氧封閉底漆、環(huán)氧中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆。該防腐涂層具有良好的耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料（環(huán)氧樹(shù)脂封閉漆）具有良好的滲透能力，表層涂料（氟碳面漆）具有耐老化性、耐久及美觀等特點(diǎn)。三種涂料之間具有相溶性。涂層與混凝土表面的黏結(jié)力大于1.5 MPa，涂層厚度控制在250~350μm。表1為涂層體系主要性能指標(biāo)。

表1 環(huán)氧涂膜類材料涂層體系主要性能指標(biāo)

3.2 高分子涂膜類材料（S HJ S聚硅氧烷防腐防水涂料）

SHJS聚硅氧烷防腐防水涂料是以聚氨酯天然膠乳為成膜物，外加硅氧烷、氟碳為防腐劑，與天然礦物粉料混配，經(jīng)過(guò)精密合成形成一種功能性涂料，不但防腐、防水，并且涂膜細(xì)膩漂亮，顏色可調(diào)，耐污染抗凍溶，自潔性好且環(huán)保，是城市道橋、防撞墻及橋欄、橋墩，以及海港工程鹽霧區(qū)等建筑物的最佳防腐涂料。該涂料是單組份水性涂料，施工簡(jiǎn)單方便。

該防腐涂層能夠隔離外界環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)對(duì)水泥混凝土表面的腐蝕，減緩對(duì)水泥混凝土的破壞。其作用是利用涂料滲透和涂層屏蔽的特點(diǎn)，滲透到混凝土內(nèi)部，增加混凝土的密實(shí)度，徹底封閉混凝土的毛細(xì)孔，阻止CL-等有害物質(zhì)對(duì)水泥混凝土的破壞，從而保證水泥混凝土使用壽命。在高速公路橋梁護(hù)欄施工中，涂層厚度控制在400~600μm，防腐涂膜具有經(jīng)濟(jì)、美觀、長(zhǎng)效、施工便捷的優(yōu)點(diǎn)。表2為涂層體系主要性能指標(biāo)。

表2 S HJ S聚硅氧烷防腐防水涂料涂層體系主要性能指標(biāo)

3.3 硅烷類材料（異丁基（烯）三乙氧基硅烷浸漬液）

異丁基（烯）三乙氧基硅烷浸漬液具有優(yōu)異的滲透性，只需較少的涂覆量即可達(dá)到優(yōu)異的保護(hù)效果，保持混凝土自然外觀，大幅降低混凝土毛細(xì)孔吸水率，大幅降低氯離子侵蝕、凍融破壞、鋼筋腐蝕及霉菌滋生，具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、耐候性、耐磨性、耐沾污性和自潔功效，并保持混凝土的透氣性。

硅烷特殊的小分子結(jié)構(gòu)與混凝土基材有著良好的親和力，能輕易滲透到混凝土內(nèi)部，硅烷活性成分與暴露在酸性和堿性環(huán)境中的空氣及基底中的水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成羥基團(tuán)。這些羥基團(tuán)將與基材及其本身產(chǎn)生交聯(lián)、堆積，在毛細(xì)孔的內(nèi)壁結(jié)合，最終在混凝土的毛細(xì)孔表面形成一層牢固的憎水性有機(jī)硅網(wǎng)絡(luò)保護(hù)層，能夠有效地阻止外部水分和有害物質(zhì)的入侵，并讓內(nèi)部水氣和有害氣體逸出，從而大大提高混凝土結(jié)構(gòu)的防水性、耐鹽堿性、抗凍融性等特性，防腐設(shè)計(jì)壽命達(dá)15 a以上。表3為混凝土硅烷浸漬保護(hù)性能指標(biāo)。

表3 混凝土硅烷浸漬保護(hù)性能指標(biāo)

4 施工工藝（以高分子涂膜類材料為例）

4.1 混凝土基層處理

對(duì)混凝土表面的浮灰、浮漿、夾渣、苔蘚以及疏松部位進(jìn)行打磨或高壓沖洗，針對(duì)防撞墻根部破損嚴(yán)重部位應(yīng)重點(diǎn)處理。對(duì)破損缺陷部位用SHJS高聚物碳鋼修補(bǔ)料或丙乳砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。該修補(bǔ)材料可做到早期強(qiáng)度高，后期不衰減，對(duì)很多病害部位做到一次性根除。材料本身有很強(qiáng)的防水耐腐蝕、耐凍融、抗紫外線能力，修補(bǔ)材料具有高抗拉性、高耐磨性、高抗壓性，施工方便，效率高，較高的黏結(jié)力等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超薄修補(bǔ)。圖2為防撞護(hù)欄修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)。

圖2 防撞護(hù)欄修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)

4.2 S HJ S聚碳硅氧烷封閉底漆

第一道涂刷為聚碳硅氧烷封閉底漆，首先將底涂攪拌均勻，根據(jù)天氣、施工環(huán)境、基面的干燥程度進(jìn)行合理化施工。密閉底漆對(duì)混凝土具有良好的浸潤(rùn)性、附著力、滲透性、斥水性和耐氯離子，該材料能夠比較容易地滲透到混凝土表面內(nèi)部，將空隙封閉，增加混凝土的致密度和強(qiáng)度，對(duì)防腐涂層的黏結(jié)力起到至關(guān)重要的作用。

4.3 S HJ S聚碳硅氧烷中間漆

底漆涂刷30 min后可進(jìn)行中間漆的涂刷。中間漆的作用為增加與底漆和面漆的結(jié)合力，并達(dá)到涂層厚度，具有良好的阻水性、耐堿性和抗氯離子滲透性，增強(qiáng)防腐涂層的黏結(jié)力。中間漆涂刷兩遍，厚度控制在400~600μm，涂層的顏色可調(diào)，可做成反光效果，效果較好。圖3為防撞護(hù)欄修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)。

圖3 防撞護(hù)欄修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)

4.4 S HJ S聚碳硅氧烷面漆

待中間漆干燥后（約30 min），方可進(jìn)行面漆涂刷，面涂必須涂刷均勻，不要有流淌現(xiàn)象發(fā)生。面漆可增加涂層防腐性能，具有保光、保色、耐候、長(zhǎng)效等特性。施工后24 h內(nèi)不濕水，應(yīng)自然風(fēng)干，并應(yīng)保持已處理表面至少干燥48 h以上。

5 結(jié)語(yǔ)

為增強(qiáng)山東省高速公路橋梁防撞護(hù)欄的耐久性、安全性，對(duì)山東省高速公路橋梁防撞護(hù)欄進(jìn)行了跟蹤調(diào)研，對(duì)各種防護(hù)措施進(jìn)行了對(duì)比。高速公路橋梁防撞護(hù)欄是橋梁建成后行車過(guò)程中可見(jiàn)的影響造型美觀的外露工程，混凝土的質(zhì)量好壞直接影響工程形象和行車安全系數(shù)。對(duì)防撞護(hù)欄的防護(hù)工作應(yīng)該從設(shè)計(jì)開(kāi)始加以重視，施工中選擇合適的防護(hù)材料，，日常養(yǎng)護(hù)中應(yīng)對(duì)護(hù)欄進(jìn)行預(yù)防性防護(hù)，提升防護(hù)水平，從而促進(jìn)山東省高速公路良性發(fā)展，使山東省由“交通大省”向“交通強(qiáng)省”轉(zhuǎn)變。