改建工程中鋼筋混凝土橋梁防腐蝕探究與應(yīng)用

(河北承德承平高速公路管理處，河北 承德 067000)

一、前期調(diào)查

河北省省道256線改建項目，位于承德市雙灤工業(yè)區(qū)和隆化縣韓麻營采礦區(qū)之間，該項目內(nèi)有4座鋼筋混凝土大橋，其上部結(jié)構(gòu)型式均為鋼筋混凝土連續(xù)T梁，下部結(jié)構(gòu)型式均為現(xiàn)澆混凝土樁柱基礎(chǔ)，在考察項目周圍環(huán)境后，認(rèn)為有必要對污染程度及鋼筋混凝土橋梁防腐蝕的必要性進(jìn)行論證。

（一）凍融環(huán)境調(diào)查

橋址周圍的土質(zhì)凍融情況實地調(diào)查結(jié)果如表1所示。

表1 橋梁凍融環(huán)境影響情況調(diào)查表

（二）土壤及河水化學(xué)腐蝕物質(zhì)調(diào)查

4座大橋所跨越的河流河床土質(zhì)及常水位環(huán)境下土中S O42-及水中SO42-、CO2和Mg2+檢測結(jié)果如表2所示。

（三）大氣污染物調(diào)查

大氣污染主要來自周圍鋼廠、發(fā)電廠的工業(yè)廢氣，以及汽車尾氣和當(dāng)?shù)剞r(nóng)民季節(jié)性焚燒秸稈，大氣環(huán)境污染作用等級為D級。

表2 橋梁土中及水中化學(xué)腐蝕物質(zhì)情況調(diào)查表

（四）融雪劑影響等級確定

對上邊部構(gòu)件邊梁和下部構(gòu)件蓋梁等受融雪劑影響較輕的部件確定作用等級為D級，對直接受到融雪劑濺射的混凝土護(hù)欄等部件確定作用等級為F級。

二、防腐材料

根據(jù)調(diào)查情況，考慮到橋梁的使用安全及全壽命經(jīng)濟(jì)效益，增加了防腐蝕設(shè)計，采用GNT-1無機硅滲透結(jié)晶材料對混凝土表層噴涂防護(hù)。

GNT-1無機硅滲透結(jié)晶材料是引進(jìn)德國技術(shù)，以天然硅砂為基料，經(jīng)過超細(xì)研磨使其硅砂顆粒達(dá)到納米級細(xì)度，其分子結(jié)構(gòu)在活化劑的作用下發(fā)生分離變異，形成高度分散具有超強滲透力的溶膠。該溶膠滲透到水泥混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部后，填充混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部毛細(xì)孔道，彌合細(xì)微裂縫，并迅速結(jié)晶生成不溶于水的凝膠體，形成致密隔離層，利用這一特性，抑制腐蝕介質(zhì)進(jìn)入和侵蝕，實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定的有效防護(hù)，提高耐久性，延長使用壽命。該材料具有無色、無味、無毒、不燃的基本特性，屬無機的綠色環(huán)保產(chǎn)品。用于混凝土構(gòu)筑物表面，不改變構(gòu)筑物外觀和結(jié)構(gòu)，尤其是鋼筋混凝土橋梁上部主體結(jié)構(gòu)，不影響對結(jié)構(gòu)受力變形及裂縫變化的觀察。無機硅滲透結(jié)晶材料技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 GNT-1無機硅滲透結(jié)晶材料技術(shù)指標(biāo)表

表4 試件吸水率及耐堿性實驗結(jié)果

三、防護(hù)試驗

（一）吸水率及耐堿性試驗

制取C30、C40、C50各6組100mm×100mm×100mm試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，噴涂GNT-1無機硅滲透結(jié)晶材料，浸于氫氧化鈣溶液30天，然后做耐堿性試驗。吸水性試驗為未噴涂防護(hù)材料的試件與噴涂后的試件分別浸漬14天后對比，如表4所示。

（二）防護(hù)材料浸漬深度試驗

以水灰比0.5、0.6、0.7分別制備100mm×100mm×100mm試件3組，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生28天，劈開試件，噴灑離子水測出劈裂面干燥區(qū)域浸漬深度。防護(hù)材料浸漬深度如表5所示。

四、施工作業(yè)程序

該防護(hù)技術(shù)施工簡單，直接噴涂，省時省工，不影響混凝土外觀和表面性質(zhì)，直接噴涂于水泥混凝土基面。無需長時間養(yǎng)護(hù)，噴涂結(jié)束數(shù)小時后即可起效。

表5 防護(hù)材料浸漬深度（mm）

表6 防腐施工千平米設(shè)備數(shù)量明細(xì)表

1.人員配備。施工作業(yè)基本組合管理人員1名，技術(shù)指導(dǎo)1名，設(shè)備維護(hù)1名，材料調(diào)配1名，噴涂操作人員2名，基底處理2名，后勤服務(wù)2名。

2.機具配備。施工車輛2臺～4臺，施工作業(yè)車為中型載貨汽車，裝載防腐涂料、小型發(fā)電機、無氣噴涂機等施工作業(yè)設(shè)備。千平方米設(shè)備數(shù)量如表6所示。

3.施工。橋面結(jié)構(gòu)施工時，施工車輛順向行駛，兩側(cè)護(hù)欄分別作業(yè)，橋下結(jié)構(gòu)作業(yè)時，橋梁兩端分別配備警示人員，放置警示標(biāo)志。施工前要清理水泥混凝土表面，掃除表面塵土雜物，鏟去黏結(jié)的覆蓋物，然后用水槍沖洗干凈。噴涂施工時需在5℃以上，最佳施工溫度應(yīng)在15℃～30℃范圍；選擇無風(fēng)或者風(fēng)速小于4級的天氣施工，在有風(fēng)天氣施工時，要適當(dāng)降低噴槍出口高度；噴涂均勻。噴槍出料口距離水泥混凝土基面50cm～70cm為宜，分兩次呈扇形均勻噴涂，第一次噴涂量控制在0.2mg/m2～0.4mg/m2，第二次噴涂量控制在0.1mg/m2～0.3mg/m2，噴涂總量控制在0.3mg/m2～0.5mg/m2。

五、結(jié)語

GNT-1無機硅滲透結(jié)晶材料結(jié)晶質(zhì)屬于天然硅砂成分，結(jié)晶后不溶于水，克服了傳統(tǒng)有機硅烷類防護(hù)材料隨使用時間變長，遇水后流失損失的現(xiàn)象發(fā)生，材料結(jié)晶后與水泥混凝土結(jié)構(gòu)融為一體，形成的永久性防護(hù)層，使混凝土結(jié)構(gòu)更致密，能有效防止水、潮氣及有害腐蝕介質(zhì)侵入，同時保護(hù)水泥混凝土結(jié)構(gòu)在堿環(huán)境下不發(fā)生損壞，從而保護(hù)水泥混凝土保護(hù)層不發(fā)生碳化，鋼筋不銹蝕，提高水泥混凝土的使用性能，延長了鋼筋水泥混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。