橋梁鋼結(jié)構(gòu)混凝土防腐蝕涂層耐久性技術(shù)研究
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趙云一
(唐山市豐南區(qū)交通運(yùn)輸局 唐山 063300)
摘要 鋼筋混凝土防腐技術(shù)一直是從事公路工程施工建設(shè)者的一個(gè)挑戰(zhàn)。文中通過對涂有不
同涂層的混凝土的氯離子滲透性、氣體滲透性，以及碳化性能進(jìn)行對比、分析，得出了對混凝土防腐效果最佳的涂層，以供同行借鑒。
關(guān)鍵詞 混凝土 防腐蝕涂層耐久性
唐山地區(qū)近年修建的橋梁，絕大部分為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。通過現(xiàn)狀調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混凝土構(gòu)筑物在耐久性方面存在著或多或少的問題，如不予以重視，盡早進(jìn)行處理，將會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)筑物使用壽命縮短，甚至?xí)纬砂踩鹿�。因此，本文就混凝土防腐蝕保護(hù)材料、工藝，以及保護(hù)技術(shù)方面加以探討。
1原材料及混凝土配比的選用
原材料為32.5號(hào)的普通硅酸鹽水泥，中砂，粗集料采用7～35 mm的石灰石。
混凝土配合比（質(zhì)量比）采用水泥：水：砂：碎石=390：175：587：1 248，聚合物涂層采用有機(jī)硅(OS)、純丙乳液(AC)、苯丙乳液(PA)、碳酸鹽乳液(TC)等4種聚合物。
2試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1 鋼筋混凝土橋梁耐久性和力學(xué)性能現(xiàn)狀
對唐山市的宣莊一稻地陡河橋、夏新莊橋、東紀(jì)各莊橋、范莊大橋、唐樂公路沙河大橋等鋼筋混凝土橋梁進(jìn)行了調(diào)查。這些橋梁均有不同程度的腐蝕破壞。從現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔取樣，制作樣品，以測定其氯離子滲透性、碳化深度和強(qiáng)度。
(1)鋼筋混凝土氯離子滲透性的檢測數(shù)據(jù)，見表1。
由表1可見，橋梁內(nèi)側(cè)和外側(cè)的混凝土試樣抗氯離子滲透性明顯比中部試樣的差，內(nèi)外側(cè)試樣的導(dǎo)電量大部分超過4 000 C。說明混凝土的抗氯離子滲透性能已經(jīng)很差，混凝土的耐久性嚴(yán)重劣化，混凝土對鋼筋保護(hù)作用已經(jīng)很弱。中部試樣的導(dǎo)電量大約為兩側(cè)混凝土導(dǎo)電量的3/4，說明中部混凝土的抗氯離子滲透性也有較強(qiáng)的劣化。
(2)鋼筋混凝土碳化深度的檢測結(jié)果，見表2。
表2顯示5座橋均受到了一定程度的碳化腐蝕，其中陡河橋外側(cè)和沙河大橋內(nèi)側(cè)尤其嚴(yán)重，碳化深度分別為19.7 mm和18.1 mm。從表1和表2可見，混凝土氯離子滲透性和碳化深度有很大的相關(guān)性，說明氯離子滲透性和碳化深度對混凝土耐久性的評價(jià)是一致的。
(3)鋼筋混凝土抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果，見表3。
由表3可見，原設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30的混凝土現(xiàn)在的強(qiáng)度都有大幅度降低，抗壓強(qiáng)度最低只有14.8 MPa，回彈強(qiáng)度只能達(dá)到14.6 MPa。同時(shí)結(jié)合氯離子滲透和碳化深度測試的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度低的試樣其抗氯離子滲透性差，同時(shí)已碳化的深度大。
2.2鋼筋混凝土橋梁防腐措施研究
以上對取心試樣的測試結(jié)果表明：受調(diào)查的橋梁的混凝土均受到了相當(dāng)嚴(yán)重的腐蝕�？梢酝茰y其他橋梁也應(yīng)該受到類同影響，所以防止鋼筋混凝土橋梁的腐蝕迫在眉睫。本文提出鋼筋混凝土防腐技術(shù)措施，并對其作出評價(jià)。
試驗(yàn)分別對不涂涂層的基準(zhǔn)混凝土(NO)和涂有不同聚合物涂層：純丙乳液(AC)、苯丙乳液(PA)、叔碳酸鹽乳液(TC)和有機(jī)硅(OS)的混凝土的氯離子滲透性、抗碳化性能和氣體滲透性進(jìn)行研究；并且對不同厚度的苯丙乳液(PA)涂層對耐久性的影響進(jìn)行研究。
(1)不同涂層對混凝土氯離子滲透性的影響。氯離子滲透性是鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)。氯離子即使在高堿度下，對破壞鋼筋的鈍化膜都有特殊的能力，鋼筋的銹蝕最終會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度大大降低。不同涂層對混凝土氯離子滲透性的影響示意見圖1，混凝土滲透性評價(jià)(ASTMC1202)，見表4。
由圖1可見，基準(zhǔn)混凝土通過的電量是1 238C。而涂有各種涂層的混凝土的氯離子滲透性得到了顯著的改善，對比表4所列的ASTMC1202標(biāo)準(zhǔn)，通過的電量基本可以忽略。其中涂有苯丙乳液(PA)的混凝土滲透性接近于0。
(2)不同涂層對混凝土氣體滲透性的影響�；炷翚怏w滲透性也是鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)。不同涂層對混凝土氣體滲透性的影響見表5。
與基準(zhǔn)混凝土相比，純丙乳液涂層對混凝土氣體滲透性影響較大，叔碳酸鹽涂層滲透性影響較小，有機(jī)硅對混凝土的氣體滲透性影響很小，而涂有苯丙乳液的混凝土根本就不透氣。
(3)不同涂層對混凝土碳化深度的影響�；炷撂蓟瘒�(yán)重影響鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，不同涂層對碳化深度的影響也各不相同，見表6。
由表6可見，除了有機(jī)硅涂層外，其他的涂層對防止混凝土的碳化都有很好的效果，基準(zhǔn)混凝土28 d碳化深度為25.1 mm，而涂有苯丙乳液的混凝土28 d碳化深度為0.6 mm，純丙乳液碳化深度為2.8 mm，叔碳酸鹽乳液為5.8 mm。從碳化的發(fā)展速度來看，基準(zhǔn)混凝土和涂有純丙乳液、叔碳酸鹽涂層的混凝土早期碳化發(fā)展較快，后期較慢。這是因?yàn)樘蓟a(chǎn)生了不溶于水的碳酸鈣填充了混凝土的部分空隙，使得二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散變得更難，所以減緩了碳化速度。而涂有苯丙乳液涂層的混凝土碳化速度均勻，是因?yàn)橥繉颖旧韺Χ趸嫉臐B透性幾乎為0，所以碳化產(chǎn)生很少的碳酸鈣不至于影響碳化速度。
(4)不同厚度的涂層對混凝土耐久性的影響。分別調(diào)整苯丙乳液涂層的厚度為0.7，1.0和1.3 mm，進(jìn)行混凝土碳化深度測試。試驗(yàn)結(jié)果見表7。
由試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，混凝土28 d的碳化深度隨涂層厚度的增加而明顯減小。其中1.0mm涂層的混凝土碳化深度為0.7 mm，而0.7 mm涂層的混凝土碳化深度增加到3.3 mm.而涂層厚度1.3 mm對混凝土碳化進(jìn)度幾乎沒有影響，綜合考慮經(jīng)濟(jì)與效果兩方面因素，建議選擇涂層厚度為1.0mm。
3結(jié)論
(1)橋梁混凝土現(xiàn)場取樣試驗(yàn)結(jié)果表明，原設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30的混凝土強(qiáng)度和耐久性下降顯著，應(yīng)立即采取橋梁防腐措施。
(2)不同涂層對混凝土的氯離子滲透性、氣體滲透性和防碳化方面都有顯著的效果，其中苯丙乳液最理想，可以使混凝土的氣滲系數(shù)降低至0，抗氯離子滲透性能大大提高，碳化深度下降明顯。
(3)苯丙乳液涂層厚度對混凝土氣滲和氯離子滲透幾乎沒有影響，而混凝土28 d的碳化深度隨涂層厚度增加而明顯減小。綜合考慮經(jīng)濟(jì)與效果，建議苯丙涂層的厚度為1.0mm。
