钢筋混凝土桥梁增加耐久性的研究

所 有 防 腐 技 术 措 施 都 能 够 快 速
冰 的 蒸汽 压 而 向压 力毛 细 孔 中冰 的 界 面 等 缺 陷 ，加 水 量 常 常 过 多 。过 多超 量 的 容 易 的进 行 施 工 并 且 在 曹 妃 甸 现 有施 处 渗 透 ．于是 在 毛 细 孔 中又 产 生 一 种 渗 水 在 混 凝 土 内 部 留 下 了 孔缝 从 而 大大 工 条件 下容 易实 现 ，保 证 设 计 寿 命 年 限 透 压 力 。 此外 胶 凝 水 向毛 细 孔 渗 透 的 结 降 低 了混 凝 土 的 密 实 度 而 增 加 了 空 隙率 能 够 在 施 工 过 程 中落 实 ，尤 其 是 钢 套 筒 果 必 然 使 毛 细 孔 中 的 冰 体 积 进 一 步 膨 和 渗 透 性 使 混 凝 土 容 易 受 有 害气 体 和 的 防腐 和 混 凝 土 涂 层 的防 腐 均 能 够 快
道
钢筋混凝土桥梁增加耐久性的研究
文 ／王 欣 欣
就
翥
耐 久 性 的研 究 一 方 面 能 对 已 有 的建 筑 力 从 而 影 响混 凝 土 结 构 的 适 用 性和 安 结 构物 进 行 科 学 的耐 久 性评 定 和剩 余 寿 全 性 。混 凝 土 碳 化 的影 响 因 素 为 ：
产 的 巨大 经 济 损 失 。耐 久 性失 效 是 导 致 蚀 引起 钢 筋 截 面 减 小 、 力 学 性能 降低 自由 水就 是导 致 混 凝 土 遭 受 冻 害 的 主要
混 凝 土 结 构 在 正 常使 用状 态下 失效 的最 构 件 刚 度 、承 载 力 逐 步 下 降 ，导 致 钢 筋
洋 环 境 对 混 凝 土 的腐 蚀 尤其 是 钢 筋 的 筋 锈 蚀 的前 提 条 件 。钢 筋一 旦 生 锈 ， 因 锈 蚀 而 造 成 结 构 的早 期 损 坏 。丧 失 了结 钢 筋生 成 物 与 混 凝 土 的粘 结 力很 低 同
构 的耐 久 性 能 ，已成 为 实 际工 程 中的 重
定 的服 役 年 限 。 这其 中 有 的是 由于 结 构
化 达 到 钢 筋 表 面 ，并 使 钢 筋 表 面 的 Ｐ Ｈ
钢筋 表面 吸 附于 局 部 钝 化膜 处 时 ．可
设 计 的 抗 力 不 足 造成 的 ，有 的是 由于使 值 降低 到 １ 以下 时 ．混 凝 土 将失 去 对 钢 使 该 处 的 Ｐ Ｏ Ｈ值 迅 速 降低 ．可 使 钢 筋 表 Ｈ 以 用荷 载 的 不 利 变 化造 成 的 但 更 多 的 是 筋 的保 护 作 用 ．钢 筋 表 面 的钝 化 保 护 膜 面 Ｐ 值 降 低 到４ 下 ．破 坏 了钢 筋 表 面 由于 结 构 的 耐 久 性不 足 导 致 的 。特 别 是 开 始破 坏 。 当有 水 和 氧 存在 时钢 筋 开 始
沿 海 及 近 海 地 区 的混 凝 土结 构 ，由 于 海 锈 蚀 因此 混 凝 土 碳 化 是 大气 环 境 中钢
的钝 化 膜 。
混凝 土的冻触 破坏机 理
在 拌 制 混 凝 土 时 为 了 得 到 必 要 的 和 易性 。加 入 的 拌 和 水 总要 多于 水 泥 的 水 化水 这 部 分 多于 的 水便 以游 离 水
使 用机 能 下 降 的 一 种 很 复杂 的物 理 化 学
不稳 定 当Ｐ ９８ 时 钝 化 膜 生 成 困 Ｈ＜ ．８
难 或 已经 生存 的钝 化 膜 逐 渐破 坏 。ＣＩ 一
是极 强 的去 钝 化 剂 ＣＩ 入 混 凝 土 到 达 进
各 种 各 样 的 原 因 而提 前 失 效 ，达 不 到 预 过 程 。碳 化 使 混凝 土 的碱 性 降 低 。 当碳
从 混 凝 土 应 用 于 建 筑 工 程 至 今 的
１ ０年 问 ，大 量 的钢 筋 混 凝 土 结 构 由 于 ５
１５时 氧 化 碳 与 水 泥 石 中 的 碱 性 物 质 相 互 作 稳 定 的 ，当ＰＨ＜Ｉ ． ，钝 化 膜 就 开 始
用 使 其 成 分 、 组 织 和 性能 发 生 变 化
和 渗 透压 两种 压 力 。 当这 两 种 压 力 超 过 是 水 灰 比 增 加 后 ．表 面 吸 水 率 和 渗 透
混 凝 土 的 抗 拉 强 度 时 ，混 凝 土 就 会 开
阻 锈 剂 ：阻 锈 剂 应 符 合 《 筋 混 钢
凝 土 阻 锈 剂 》 （ Ｔ— Ｊ Ｔ５３７— ２００ ４） 和
ｍ 。
；
提 高 混 凝 土 耐 久 性 的 措 施 主 要 包
。 证 有 足 够 的 混 凝 土 保 护 层 厚 保
主 梁 采 用 阻锈 剂 ＲＩ Ｃ２，掺 入 量 ・ １
括两大类
措施
基 本 措 施 和 补 充 措 施 。 基 本
ｇ ｍ。 度 。混 凝 土 的高 碱 性 可 使 钢 筋 表 面 形 成 为 ９ ｋ ／ ：防撞 护 栏 防腐 采 用 阻 锈 剂 ＋
主要 原 因 。
因素 ．因 为水 遇 冷 冻 结 冰 会 发 生体 积 膨
混 凝 土结 构 的耐 久 性 降 低 。 另外 碳 化 胀 ．引起 混 凝 土 内部 结 构 的 破 坏 。
作 用会 增加 混 凝 土 的 收 缩 ．引起 混 凝 土 当 处 于 饱 和 水 状 态 时 ，毛 细 孔 中
胀 。 由此 可见 ，处 于 饱 和 状 态 的 混 凝 土 液 体 的 侵 蚀 渗 透 ，这 是 水 灰 比 影 响耐 久 捷 施 工 快 速 投 入 使 用 。 确 保 桥 梁 主 体
受 冻 时 其 毛 细 孔 壁 同 时 承 受 膨 胀 压 ０年 性 的 主 要 原 因 。 一 些 工程 的 渗透 原 因就 结 构 满Βιβλιοθήκη 足 １ ０ 的设 计 基 准 期 。
某 些 部 位 的 混 凝 土 开 裂 ，钢 筋 锈 蚀 混 量 。因 此 ，其 既 有 服 务 于 服 役结 构 的现
凝 土 钢 筋 保 护 层 太 薄 ，混凝 土抗 水 、有 实 意 义 ，又 有 指 导 待 建 结 构 进行 耐 久 性 速 度 越快 环 境 湿 度 ：环 境相 对湿 度 在
研 究 认 为 该 钝 化 膜 是 由铁 的 氧 化 物 构
成 ， 最 近 研 究 表 明 ．该 钝 化 膜 中含 有 Ｓ— Ｉ ｏ键 ，对 钢 筋 有 很 强 的保 护 能 力 。然 而 此钝 化 膜 只 有 在 高 碱 性环 境 中才 是
混 凝 土结 构耐 久性 问题 的重 要 性
时 因 为铁 锈 的膨 胀 压 力 会使 混凝 土 保 护
要 问 题 。 早 期 损 坏 的 结构 需 要 花 费 大 量 层 产 生 龟 裂 ．通 过 这 些 裂缝 又 迅 速 加 快 的形 式滞 留于 混 凝 土 中形 成连 通 的毛 细
的财 力 进 行 维 修 补 强 ，甚 至造 成 停 工 停 混 凝土 碳 化 和 钢 筋 锈 蚀 的速 度 。钢 筋 锈 孔 ，并 占有一 定 的体 积 。这 种 毛 细孔 的
因 此 钢 筋 混 凝 土 结 构 耐 久 性 问 题 是 一 个 十 分 重 要也 是 迫切 需 要 加 以解
表 面产 生拉 应 力 而 出现 微 细 裂缝 ．从 而 水 结 冰 ．胶 凝 孔 中 的水 处 于 过 冷状 态 。 因 为混 凝 土孔 隙 中水 的 冰 点 随 孔径 的减
表及里 遭受破坏 。
ｋ ／ ，承 台 采 用 阻锈 剂 ＲＩ 一 土 ，位 于 水 中 及 水 位 升 降 范 围 内 的 混 掺 入 量 为９ ｇ ｍ。 凝 土 ．在 潮 湿 环 境 中 的 混 凝 土 最 大 水 １ 掺 入 量 为 １ ｇ ｍ。 墩 柱 采 用 Ｃ２ ５ｋ／
害 离 子 渗 透 性 及 抗碳 化 性 能差 等 等 。到
设计 的理 论 意 义 同 时 ，对 于丰 富和 发
５ ％ ～７ ％时 ，碳 化 速 度 最快 。 ０ ０
目前 为止 ，如 何 减 缓 和 防止 混 凝 土 桥 梁 展 钢筋 混凝 土 结 构 可 靠 度理 论 也 具 有 一 氯离子 对混 凝土结构 的侵 蚀 腐 蚀 ， 以提 高 混 凝 土 桥梁 耐 久 性 能 延 定 的理 论 价 值 。 水 泥 水 化 的 高 碱 性 使 混 凝 土 内 钢 筋 表 面产 生一 层 致 密 的 钝 化膜 。 以往 的
在 一 ８ Ｃ。 ７ ｏ Ｃ以下 。 胶 凝 孔 中 处 于 过冷 状 往 往 由施 工 人 员 根 据 浇 捣 是 否 方 便 而 取 ～ 定 防 腐 措 施 。 态 的 水 分 子 因 为其 蒸 汽 压 高 于 同 温 度 下 定 。 为 了 加 快 施 工 和避 免 出现 蜂 窝 空洞
通 过 仔 细 设 计 和 施 工 ，最 大 限 度 致 密 的 钝 化膜 ，对 钢 筋 有 良好 的保 护 作 有 机 硅 烷 浸 渍 （ 定期 检测 补 涂 ） ：预 应
用 。混 凝 土保 护 层 可 以 阻止 外 界 侵 蚀 介 力 孔 道 灌 浆 浆 体 掺 加 ＭＣＩ ２ ０６ － ０ Ｎ￣型
在 着 不 同 程 度 的 问题 ，严 重影 响混 凝 土 结构 正 常 的使 用 寿 命 ，主 要表 现 特 征 为
计 ．揭 示影 响结 构 寿 命 的 内 部 与外 部 因
。 氧 化 碳 的浓 度 二
二 氧 化 碳 浓 度
素 ，从 而提 高 工 程 的 设 计 水 平 和施 工 质 越 大碳 化 速 度 越 快 ： 。 境 温 度 ：环 境 温 度 越 高 ，碳 化 环
阻 锈 剂 ＲＩ１ － Ｃ２．掺 入 量 为９ ｋ ／ ；桥 ｇ ｍ
７。 混 凝 土 耐 久 性 问 题 的 改 善 灰 比 经 验 数 为０． 合 理 的 结 构 设 计 和 构 造 设 计 方 法
台采 用 阻 锈 剂 ＲＩ Ｃ２ 掺 入 量 为 ９ ｋ ／ 一 １ ｇ
长 其 使 用 寿 命 还 没 有 一 套 有效 的方 法 。