1影响跨海桥梁混凝土结构耐久性的主要因素
1.1海水中的氯盐
氯盐是一种较强的电解质,而混凝土内部又肯定是会存在空隙的,那么氯盐就会进入到混凝土中,加大了对混凝土的溶解和侵蚀,还会导致混凝土出现冻融破坏和结晶腐蚀的现象。混凝土的外部往往都会包裹上钢筋,而氯盐最主要的破坏作用就是腐蚀这层钢筋,两者发生了化学反应后,钢筋就会发生锈蚀现象,可见,在跨海桥梁的混凝土结构中,氯盐是一种十分危险的破坏因素。
1.2硫酸镁的侵蚀性
在我国的海洋环境中,硫酸盐和镁盐的分布也是十分广泛的,而侵蚀性最为强烈的物质就是硫酸镁了。在海洋环境中硫酸根离子和镁离子都属于侵蚀源,两者发生了化学反应后会产生镁侵蚀和硫酸镁侵蚀,并且石膏也是一种反应产物,这就会加剧内部的内应力,混凝土结构也就更易出现膨胀和开裂等问题。在此过程中会将氢氧化钙转化成氢氧化镁,水泥石系统的碱度被大大降低,分解了水化产物,影响了混凝土黏结性和强度。同时还会生成钙矾石,这是一种膨胀性产物,其会结合大量的水并导致混凝土出现膨胀、开裂和解体的问题。
1.3碱集料反应
大量的研究已经证实了碱含量的水分以及碱活性集料的存在对于混凝土能否发生AAR是有着直接的影响的,桥梁内部结构长期处于海洋环境中,其自身的湿度非常高,并且海水渗入到混凝土结构中就会带有钠离子和钾离子,当氢氧离子的浓度是大于300mmol/L时,就会发生AAR,氯离子就会起到催化剂的作用。如果混凝土中的碱含量太高,氯离子也会起到催化的作用。可见,跨海桥梁的混凝土结构是有着很大的碱集料反应风险的,发生这一反应后会生成碱性硅酸盐,其体积和膨胀压力就会随之增大,混凝土局部就会出现过度膨胀的问题,其侵蚀破坏的进程也会被加快。
1.4物理因素的影响
温度上升的速度越快,那么腐蚀的反应速度也会越高,温度过高时就会降低钢筋脱钝的时间,大大的加快腐蚀的破坏进程。而混凝土材料又都是多孔结构的,通常混凝土孔隙中水溶液的浓度和水分蒸发都是有一个极限值,如果超过了这一数值,那么盐类在水中就会发生结晶的现象,这样混凝土结构也容易出现开裂和剥落的问题。有时混凝土结构还可能正处于干湿交替的过程,这时就会出现连续结晶-溶解循环的现象,就会导致混凝土结构表面出现层状剥落的问题。
2跨海桥梁混凝土结构耐久性的质量控制
2.1采用环氧树脂涂层钢筋
跨海桥梁所处的环境是较为恶劣和复杂的,那么要想有效的防止出现钢筋被腐蚀的问题,建议采用环氧树脂涂层钢筋。要想制作出高性能的图层,首先应对环氧树脂进行静电喷涂的操作,应先对普通钢筋进行除锈,之后对其表面进行打毛操作,然后再加热钢筋,并将带电的环氧树脂粉末喷在钢筋的表面上,然后进行固化和养护等操作,这样就得到了一层完整、连续的环氧树脂薄膜保护层,其能够将整个钢筋表面包裹起来。这一涂层是不会与酸碱发生反应的,干缩小,并且具有良好的延性和稳定性,与金属表面也具有理想的黏着性。这样在钢筋表面就形成了能够与侵蚀性物质相阻隔的物理屏障,其也能够保证钢筋不与外界的电流接触,大大的提升了钢筋的防腐能力。
2.2提升混凝土材料自身的性能
在跨海桥梁的施工建设过程中,应尽可能的选用高性能的混凝土,其比普通使用的混凝土会具有更好的耐久性,虽然有着不同的用途需求,但总体上都是具有很高的体积稳定性、耐久性、适用性和强度的。应选择优质的原材料来配置高性能混凝土,水胶比较低,并且应添加适量的外加剂和矿物掺合料。(1)矿物掺合料应选择粉煤灰,严格控制胶凝材料的用量。要想进一步的提升混凝土的均匀性和密实程度,那么就必须控制好胶凝材料的最大用量和最少用量,应明确的规定工程项目上部结构和下部结构的用量,通常最低用量也应多于400kg/m3的,最高的用量应控制在500-550mg/m3之间。为有效的提升混凝土的抗氯离子渗透性能,就应掺加适量的矿物掺合料,这里建议使用的矿物掺合料为粉煤灰;(2)进一步的优化集料级配。不应使用细砂,而是应尽可能的采用中砂和全级配碎石,从而保证混凝土具有良好的密实度。粗集料的最大粒径是会影响到混凝土的抗渗性和强度的,硬化的水泥浆与粗大粒径的粗集料的界面位置处有很大的应力差,不但会降低混凝土结构的耐久性,还易出现裂缝问题,因此,粗集料的最大粒径建议选用25mm的碎石;(3)应用高效的减水剂。为了更好的控制混凝土的水胶比,就应应用高效的减水剂,其减水率可以达到35%,可以将混凝土的水胶比控制在0.4以下,既提升了混凝土的密实度,同时也改进了混凝土拌合物的施工性能和流动性。
2.3防腐涂料外涂层保护
(1)渗透性的环氧封闭底漆。为了提升混凝土的表面强度,通常都应涂装渗透性的封闭底漆,保证混凝土与涂层之间的附着力,同时也提升了涂层的抗渗透性和封闭性。在实践工作中,建议选用FPP502这一抗碱底漆,其能够渗入到混凝土中,为之后的涂装作业提供良好的表面;(2)环氧腻子补平层。作为一种十分理想的补平材料,环氧腻子具有良好的强度、耐腐蚀性、耐碱性和附着力,其可以保证混凝土涂层的抗渗透性,也可以保证涂层的耐久性和强度;(3)脂肪族聚氨酯面漆。这种材料具有极强的耐海洋大气腐蚀性和耐盐雾性,在各种恶劣的气候条件下都有着广泛的应用,即使是在强烈的日光照射下,其也不易变色、粉化和分解,充分的保证了涂层的外观效果。
2.4做好施工中的质量控制和管理工作
(1)严格把控混凝土的成型质量。在得到可以使用的高性能混凝土后,应先将其搅拌均匀并振捣密实,尽可能的保证结构的外观质量,防止砂线、蜂窝、露筋、裂缝、麻面等质量病害的出现。一旦出现了这些问题,海水中的污染物机会聚集在其表面并慢慢的进入到混凝土内部,这就会大大的降低结构的耐久性。所以,必须严格的把控混凝土的成型质量;(2)混凝土保护层应具有足够的厚度。提升混凝土结构耐久性的一项重要措施就是保护层的厚度是足够的,而对于跨海桥梁的混凝土结构来说,其混凝土保护层的厚度应超过50mm,当然也不宜过大,过大就会恶化其抗渗能力;(3)注意环氧树脂涂层钢筋施工中的问题。施工时很容易就会破坏环氧树脂涂层,应严格的控制环氧涂层钢筋在加工、运输、安装和储存等每一个环节的作业质量,对其外观进行严格的检测,并进行涂层厚度、柔韧性和连续性等方面的试验,发现其受到损坏时应立即采取修补措施。进行浇筑作业时,必须采取添加橡皮套等防护措施。通过以上的论述,我们对影响跨海桥梁混凝土结构耐久性的主要因素以及跨海桥梁混凝土结构耐久性的质量控制两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。混凝土的自身因素、物理因素以及化学侵蚀破坏因素等都会影响跨海桥梁混凝土结构的耐久性,并且它们也是相互联系并相互促进的,在跨海桥梁工程的实际施工建设过程中,我们应采取有针对性的质量控制措施,如采用环氧树脂涂层钢筋、防腐涂料外涂层保护以及高性能混凝土等,最大限度的提高跨海桥梁混凝土结构的耐久性,保证其建设的整体质量。
作者:樊纪江 单位:浙江台州市沿海高速公路有限公司