淺談范和港大橋防腐體系
2017-06-05
范和港大橋是廣東省惠州市第一座跨海大橋，是惠東凌坑至碧甲高速公路的控制性工程，大橋建成后，可解決惠東縣稔平半島與島外的快速交通問題，把半島的可開發(fā)資源有效的連接起來，從而帶動(dòng)巽寮旅游度假區(qū)的開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。范和港大橋全長(zhǎng)2741m。橋跨組合為：（30+23×50）mPC連續(xù)箱梁+（152+300+152）mPC斜拉橋+（19×50）mPC連續(xù)箱梁，主橋長(zhǎng)604m，主橋采用雙塔單索面，是墩、塔、梁固結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，引橋上部采用30M、40M、50M預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用移動(dòng)模架現(xiàn)澆施工。
1. 工程環(huán)境
范和港大橋設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年，對(duì)耐久性設(shè)計(jì)和施工提出了很高的要求。大橋地處亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候的海洋環(huán)境，大氣濕潤(rùn)，氯離子含量高，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命帶來了不利影響。環(huán)境作用按其對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用的嚴(yán)重程度分為6級(jí)，具體分級(jí)見下表1。
表1 環(huán)境作用等級(jí)［1］
范和港大橋附近海域最高潮位為3.183m，最低潮位-0.894m，設(shè)計(jì)最高通航水位為2.105m，設(shè)計(jì)最低通航水位為-0.766m。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，結(jié)合項(xiàng)目所處環(huán)境，可知該工程主要構(gòu)件受環(huán)境作用的級(jí)別為D、E、F三級(jí)，均將遭受嚴(yán)重程度以上的腐蝕作用。
2. 防腐體系
為提高混凝自身的抗腐蝕能力，范和港大橋全橋的永久結(jié)構(gòu)均采用海工高性能混凝土，相比陸地上的橋梁，構(gòu)件的保護(hù)層也增大了不少，其抗腐蝕能力得到了很大的提高，為了達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，對(duì)處于惡劣環(huán)境條件下的工程部位，在常規(guī)防腐措施的基礎(chǔ)上結(jié)合附加防腐方案來確保橋梁的耐久性。具體防腐方案見下表2：
2.1 海工高性能混凝土。 海工高性能混凝土系用常規(guī)原材料、常規(guī)工藝、雙摻礦物摻合料及化學(xué)外加劑，經(jīng)配合比優(yōu)化而制成，在海洋環(huán)境中具有高抗氯離子擴(kuò)散性、高抗裂性和良好工作性。范和港大橋海工高性能混凝土的配合比及施工情況如下：
?。?）通過試配來選用性能優(yōu)良的水泥，水泥中氯離子含量小于0.03%，C3A含量小于10%；礦物摻合料采用粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉雙摻，其氯離子含量均小于0.02%，磨細(xì)礦渣粉28d活性指數(shù)大于等于95%；集料中氯離子含量小于0.02%，細(xì)集料采用河砂；混凝土拌合用水中氯離子含量小于200mg/L；所用減水劑為復(fù)合型高性能減水劑，具有一定的引氣效果，其氯離子含量小于混凝土膠凝材料總重的0.01%；混凝土拌合物中各種原材料引入的氯離子總重量小于膠凝材料總量的0.1%（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）和0.06%（預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）。
表2 范和港大橋防腐方案
?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁基、承臺(tái)、主引橋墩身、橋臺(tái)及主塔水膠比≤0.4，膠凝材料用量≥400Kg/m3；引橋箱梁及其他混凝土水膠比≤0.35，膠凝材料用量≥450Kg/m3，最高膠凝材料用量不宜高于500Kg/m3。
2.2 混凝土保護(hù)層。混凝土保護(hù)層是包裹在鋼筋外面的一件幫助鋼筋抵抗銹蝕的“外套”，這件“外套”至關(guān)重要，其厚度跟質(zhì)量決定了內(nèi)部鋼筋何時(shí)開始銹蝕?；炷帘Ｗo(hù)層越厚，其對(duì)鋼筋的保護(hù)時(shí)間就越長(zhǎng)，但同時(shí)其產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)也在增加，混凝土一旦產(chǎn)生裂縫，空氣中的水汽更容易與混凝土內(nèi)部鋼筋接觸，更早地出現(xiàn)鋼筋銹蝕問題?；炷帘Ｗo(hù)層施工控制措施如下：
?。?）混凝土保護(hù)層厚度從鋼筋外緣而不是主筋外緣算起，其控制偏差為（+10，0），骨架鋼筋和綁扎固定墊塊的扎絲不得侵入保護(hù)層。墊塊尺寸不允許出現(xiàn)負(fù)偏差，正偏差不得大于5mm，構(gòu)件側(cè)面和底面所布設(shè)的墊塊數(shù)量不少于4個(gè)/m2［2］。
?。?）海工高性能混凝土具有高膠凝材料用量、低水膠比與摻入大量活性摻合料等特點(diǎn)，其早期體積穩(wěn)定性差、容易開裂。大體積混凝土由于其散熱困難，混凝土內(nèi)部容易積聚較高溫度，更容易出現(xiàn)由于水化熱引起的開裂問題。在范和港大橋多個(gè)工程部位的大體積混凝土施工中，采用冷卻水管的水循環(huán)和熱傳遞效應(yīng)來降低混凝土內(nèi)部的溫度，控制住大體積混凝土施工的開裂現(xiàn)象。
?。?）混凝土構(gòu)件許多后期發(fā)現(xiàn)的裂縫都是由于初期養(yǎng)護(hù)措施不到位產(chǎn)生的細(xì)微裂紋逐漸發(fā)展形成的，海工高性能混凝土初期養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量是裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵。為防止表面混凝土失水造成干縮裂縫，在混凝土初凝后必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。由于不能使用海水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，而淡水供應(yīng)比較緊張，確?；炷帘砻嬉恢碧幱跐駶?rùn)狀態(tài)比較困難；使用薄膜包裹養(yǎng)護(hù)最大的問題是海風(fēng)容易將其吹開，造成養(yǎng)護(hù)措施失效。綜合考慮上述因素以后，最確定個(gè)別工程部位采用養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)劑是一種高分子涂膜材料，噴灑在混凝土表面后固化，形成一層致密的薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，防止水分過快蒸發(fā)，保證混凝土有較好的保水養(yǎng)生條件。
2.3 附加防腐措施。
2.3.1 樁基。樁基采用鋼護(hù)筒作為附加防腐措施將混凝土與海水隔開，保護(hù)混凝土免受海水腐蝕。鋼護(hù)筒直徑最小的為1800mm，最大的為3000mm，其壁厚分別為15mm和22mm，為Q235B號(hào)鋼。從樁基頂部往下9米范圍，該段鋼護(hù)筒進(jìn)行了防腐涂裝處理，鋼護(hù)筒表面凈化后噴砂除銹達(dá)Sa3級(jí)，除銹后鋼結(jié)構(gòu)表面達(dá)到徹底除掉表面上的油脂、氧化皮、銹蝕產(chǎn)物等一切雜物，表面無任何可見殘留物，呈現(xiàn)均一的金屬本色，并有一定的粗糙度，再電弧噴鋁120μm，采用磁性測(cè)厚儀測(cè)定，100%檢查合格方可進(jìn)入下道工序。最后涂上環(huán)氧云鐵封閉漆60μm，涂裝厚度同樣要進(jìn)行檢查，不合要求的位置進(jìn)行局部修補(bǔ)。涂裝施工必須在無雨的天氣進(jìn)行，若遇天氣濕度較大或濃霧期間，則不進(jìn)行施工，確保涂裝質(zhì)量。樁基施工采用淡水造漿，開孔前將鋼護(hù)筒內(nèi)海水抽干，并注入淡水進(jìn)行置換，樁基成孔后檢查泥漿中的氯離子含量，將其控制在1000mg/L以內(nèi)。
