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試議橋梁腐蝕的成因與防治論文
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,但由于材料自身、使用環(huán)境和設(shè)計上的缺點,使得大多數(shù)存在時間較長的混凝土結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的腐蝕問題。從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題,使許多橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計使用年限就提前報廢,這給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失和財政負(fù)擔(dān)。此外,腐蝕原因還存在于設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)的各個環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞:橋梁,腐蝕,原因,措施
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,但由于材料自身、使用環(huán)境和設(shè)計上的缺點,使得大多數(shù)存在時間較長的混凝土結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的腐蝕問題。從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題,使許多橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計使用年限就提前報廢,這給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失和財政負(fù)擔(dān)。
1.橋梁發(fā)生腐蝕的常見部位
1.邊梁挑沿處
2.預(yù)制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處
3.其它預(yù)制梁的鉸縫及腹板處
4.泄水孔周圍及附近
5.梁端及帽梁
6.橋臺背墻等
2.發(fā)生腐蝕的原因
空氣中和雨水中含有的氯鹽成分,及在冬季為消除橋面的冰凍和積雪而廣泛地應(yīng)用噴灑鹽水的方法,都可使鹽水通過不防水的伸縮縫流向墩臺,通過不防水的橋面系滲入到混凝土的縫隙里,不光引起堿骨料反應(yīng),而且引起鹽腐蝕,加速了結(jié)構(gòu)的失效。
此外,腐蝕原因還存在于設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)的各個環(huán)節(jié)。設(shè)計中的防水性能不好、容易造成漏水,施工中的混凝土質(zhì)量不合格、震搗不密實、鋼筋保護(hù)層厚度不夠,養(yǎng)護(hù)中沒有對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理及時的維修,均會加速腐蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的耐久性降低,使結(jié)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計使用的年限。
3.引起橋梁鋼筋腐蝕的主要原因
引起混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕最為主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的滲透量。
3.1混凝土的碳化
鋼筋混凝土的發(fā)明與發(fā)展的主要因素之一是水泥漿具有保護(hù)鋼筋免受腐蝕的能力。鋼筋混凝土中水泥的水化產(chǎn)物——氫氧化鈣是一種高堿性物質(zhì),pH值在12.5以上,混凝土中鋼筋與該溶液接觸,表面會形成氧化亞鐵面膜,它可以鈍化鋼筋,阻止氧接觸鋼筋,對鋼筋起到保護(hù)作用。這種鈍化作用在堿性環(huán)境中是很穩(wěn)定的。免費。當(dāng)水份通過孔洞形態(tài)的混凝土,在里面形成氫氧化鈣。氫氧化鈣是一個堿性環(huán)境,由于外來的酸性氣體,如二氧化碳滲入混凝土與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),變成碳酸鈣,整個反應(yīng)稱為碳化作用。
CO2+H2O+Ca(OH) →CaCO3+2H2O
當(dāng)大量的碳酸鈣形成時,混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境受到破壞,達(dá)到一定程度時,如pH在9以下時,鈍態(tài)鐵的保護(hù)層就失去作用,混凝土內(nèi)的鋼筋因為沒有受到堿性環(huán)境的保護(hù)而產(chǎn)生銹蝕。
混凝土的碳化因素很多,例如,水泥本身的質(zhì)量,施工時水分及水泥比例,固化時間及環(huán)境等等。而多孔的混凝土比一般混凝土碳化速度快,有時甚至快十倍,此外施工也是一個十分重要的問題,例如水泥層外層與鋼筋之間的距離(水泥壁)過小等。
3.2氯化物的滲透
混凝土施工時往往會加入一些含有氯化物的預(yù)混合料,例如污染的水源,砂石等等。混凝土固化后,在大氣環(huán)境中的氯化物污染難以避免。
為了防止冰雪對車輛行駛造成的事故危害,二十世紀(jì)50~60年代,以美國為主的西方國家開始大量使用防冰鹽,當(dāng)時對“鹽害”認(rèn)識不足,70~80年代,防冰鹽所帶來的腐蝕破壞大量表現(xiàn)出來,美國56.7萬座高速公路橋已有半數(shù)以上遭腐蝕和需要修復(fù),至少已有50座橋出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕斷裂現(xiàn)象,為修復(fù)道路、橋梁等,美國已花費上千億美元。至本世紀(jì)末還需花費400億美元,因修復(fù)和不安全等帶來的間接損失就難以預(yù)計了。氯離子是一種穿透力極強的腐蝕介質(zhì),當(dāng)接觸到鋼鐵表面,便迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層,即使在強堿性環(huán)境中,氯離子Cl-引起的點銹腐蝕依然會發(fā)生,同時由于不論是氣態(tài)還是液態(tài)的水往往會滲透到混凝土里面,而這種水并非純水,而是含有一些雜質(zhì)的電解液,電化學(xué)作用導(dǎo)致銹蝕加快進(jìn)行。網(wǎng)。當(dāng)氯離子滲透到達(dá)鋼筋表面,氯離子濃度較高的局部保護(hù)膜破壞,成為活化態(tài),在氧和水充足的條件下,活化的鋼筋表面形成一個小陽極,未活化的鋼筋表面成為陰極,結(jié)果陽極金屬鐵溶解,形成腐蝕坑,一般稱這種腐蝕為點腐蝕.這個過程主要有下列反應(yīng):
Fe2++2Cl-+2H2OFe(OH)2+2HCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(鐵銹)
Fe(OH)3若繼續(xù)失水就形成水化氧化物FeOH(即為紅銹),一部分氧化不完全的變成Fe3O4(即為黑銹),在鋼筋表面形成銹層。由于鐵銹層呈多孔狀,即使銹層較厚,其阻擋進(jìn) 一步腐蝕的效果也不大,因而腐蝕將不斷向內(nèi)部發(fā)展。 國際上還沒有一致公認(rèn)的引起混凝土中鋼筋腐蝕的氯化物界限值,當(dāng)結(jié)構(gòu)處于干濕交替狀態(tài)下或常年濕度大于80%時,通常認(rèn)為在氯化物含量與混凝土的重量比達(dá)到0.2%以上時,就比較危險。 4.橋梁的腐蝕防護(hù)措施 橋梁的腐蝕防護(hù)可采用優(yōu)質(zhì)高效的防水劑裝飾涂
料,現(xiàn)介紹其使用方法。
4.1表面準(zhǔn)備
認(rèn)真進(jìn)行施工表面的準(zhǔn)備是取得良好效果的基礎(chǔ)。為確保長期、可靠的施工效果,應(yīng)嚴(yán)格按如下工法進(jìn)行表面準(zhǔn)備,確保構(gòu)件表面清潔、堅固。
�、� 一般要求
用噴砂或高壓水槍清除所有灰塵、油污、泛堿、油漆、浮漿、松動砂漿等一切影響涂料與構(gòu)件表面良好結(jié)合的雜物。噴砂或高壓水施工后,用鋼絲刷清除表面殘留雜物,最后用清水沖刷施工表面。。
�、� 表面修補
對老化疏松的結(jié)構(gòu)要徹底鑿除,直到清潔到堅固的基層并用UP2000進(jìn)行修補加固,確保結(jié)構(gòu)表面堅固完好。
⑶表面油污的處理
如果構(gòu)件表面油污污染嚴(yán)重,要徹底清除油污層。由于油污有較強的滲透力,要將表面結(jié)構(gòu)鑿除1至2厘米直到清潔堅固的基層,然后用UP2000進(jìn)行修補加固,確保表面清潔堅固。
�、仍鰪婁摻畹奶幚�
如果結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重致使預(yù)埋鋼筋暴露并銹蝕,按如下工法認(rèn)真清理銹蝕鋼筋: a、將鋼筋周圍的結(jié)構(gòu)層鑿除,使鋼筋徹底暴露。鋼筋兩端的結(jié)構(gòu)也要鑿除,使沒有生銹的部分至少暴露出5厘米;b、用鋼絲刷徹底清除鋼筋的銹跡,直到露出嶄新的金屬表面;c、在鋼筋表面涂刷兩遍FP阻銹劑;d、用UP2000修補結(jié)構(gòu)層被鑿除的部分,以獲得清潔堅固的表面。
�、伤嗌皾{抹面的處理
為取得最佳防水效果,SP應(yīng)直接涂刷在構(gòu)件表面。
�、蕵�(gòu)件裂縫的處理
a、穩(wěn)定的裂縫:在構(gòu)件穩(wěn)定的細(xì)小裂縫(1mm以內(nèi))上,薄薄地抹一層優(yōu)防水涂料。對構(gòu)件上穩(wěn)定的較大裂縫(1mm以上),應(yīng)先將裂縫清理干凈,然后用UP2000進(jìn)行填充、密封。
b、可移動的裂縫:對可移動的裂縫,應(yīng)將其清理干凈,然后用柔性優(yōu)止水進(jìn)行填充、密封,并用柔性優(yōu)止涂料涂刷裂縫兩側(cè)各15cm寬度的區(qū)域,必要時還需要鋪敷增強纖維。柔性優(yōu)止水的涂層厚度至少為1.6mm。
4.2施工方法
用刷子或噴槍在已經(jīng)充分濕潤的構(gòu)件表面均勻涂刷SP防水裝飾涂料。
第一遍要用粗纖維刷子涂刷,以確保表面的孔洞徹底彌合。第二遍可以用普通刷子或噴槍施工。兩遍涂刷應(yīng)間隔24小時。如果被涂刷構(gòu)件原有的紋理較粗,應(yīng)在第一遍涂層涂刷5到7天后再涂刷第二遍,這樣可以提高SP的遮蓋效果。
4.3養(yǎng)護(hù)
一般氣候條件下,不需要對SP涂層進(jìn)行特別養(yǎng)護(hù)。但在干燥、炎熱、多風(fēng)的氣候條件下,SP防水裝飾涂料至少需要養(yǎng)護(hù)48小時。
5.結(jié)語
我國是一個擁有無數(shù)大大小小橋梁的國家,但過去鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)發(fā)展得慢,改革開放使我國迎來了蓬勃發(fā)展的建設(shè)時代,過江橋、過河橋、過街橋、高速公路橋、鐵路公路兩用橋、海濱大橋等,除國家投入外,省、市、縣甚至鄉(xiāng)幾乎都在造橋,由于鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有外觀美、投資少、見效快、以及能建成現(xiàn)代化大型橋梁的特點而廣泛采用,這是百年大計,所有的大橋都應(yīng)該像座藝術(shù)品,美觀、耐久地裝點在祖國大地上。但在環(huán)境侵蝕作用下,鋼結(jié)構(gòu)會發(fā)生腐蝕,破壞橋梁的美觀、耐久、安全與可靠性。因此,我們應(yīng)該在設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)的各個環(huán)節(jié)都加以重視。如果能根除腐蝕病害,不僅會給橋梁維修部門節(jié)省一大筆錢,而且還會延長橋梁的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1] 葛海艷.呂平. 鋼筋混凝土橋梁腐蝕機理與防護(hù).工程建設(shè),2006,(06).
[2] 范立礎(chǔ). 橋梁結(jié)構(gòu)事故分析—展望設(shè)計理論進(jìn)展.2002 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及耐久性設(shè)計會議.
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