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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，從而帶動巽寮旅游度假區(qū)的開發(fā)和經(jīng)濟發(fā)展。范和港大橋全長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604m，主橋采用雙塔單索面，是墩、塔、梁固結的預應力混凝土斜拉橋，引橋上部采用30M、40M、50M預應力砼連續(xù)箱梁，采用移動模架現(xiàn)澆施工。

 　　1. 工程環(huán)境

 　　范和港大橋設計基準期為100年，對耐久性設計和施工提出了很高的要求。大橋地處亞熱帶海洋性季風氣候的海洋環(huán)境，大氣濕潤，氯離子含量高，對工程結構的耐久性和使用壽命帶來了不利影響。環(huán)境作用按其對鋼筋混凝土結構的腐蝕作用的嚴重程度分為6級，具體分級見下表1。

 　　表1 環(huán)境作用等級［1］

 　　范和港大橋附近海域最高潮位為3.183m，最低潮位-0.894m，設計最高通航水位為2.105m，設計最低通航水位為-0.766m。根據(jù)有關規(guī)定，結合項目所處環(huán)境，可知該工程主要構件受環(huán)境作用的級別為D、E、F三級，均將遭受嚴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構均采用海工高性能混凝土，相比陸地上的橋梁，構件的保護層也增大了不少，其抗腐蝕能力得到了很大的提高，為了達到設計使用年限，對處于惡劣環(huán)境條件下的工程部位，在常規(guī)防腐措施的基礎上結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礦渣粉雙摻，其氯離子含量均小于0.02%，磨細礦渣粉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%（鋼筋混凝土結構）和0.06%（預應力混凝土結構）。

 　　表2 范和港大橋防腐方案

 　　（2）根據(jù)設計要求，樁基、承臺、主引橋墩身、橋臺及主塔水膠比≤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 混凝土保護層。混凝土保護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”至關重要，其厚度跟質(zhì)量決定了內(nèi)部鋼筋何時開始銹蝕。混凝土保護層越厚，其對鋼筋的保護時間就越長，但同時其產(chǎn)生裂縫的風險也在增加，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。混凝土保護層施工控制措施如下：

 　?。?）混凝土保護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層。墊塊尺寸不允許出現(xiàn)負偏差，正偏差不得大于5mm，構件側面和底面所布設的墊塊數(shù)量不少于4個/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，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。

 　?。?）混凝土構件許多后期發(fā)現(xiàn)的裂縫都是由于初期養(yǎng)護措施不到位產(chǎn)生的細微裂紋逐漸發(fā)展形成的，海工高性能混凝土初期養(yǎng)護的質(zhì)量是裂縫產(chǎn)生的關鍵。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行養(yǎng)護。由于不能使用海水進行養(yǎng)護，而淡水供應比較緊張，確?；炷帘砻嬉恢碧幱跐駶櫊顟B(tài)比較困難；使用薄膜包裹養(yǎng)護最大的問題是海風容易將其吹開，造成養(yǎng)護措施失效。綜合考慮上述因素以后，最確定個別工程部位采用養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。養(yǎng)護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。樁基采用鋼護筒作為附加防腐措施將混凝土與海水隔開，保護混凝土免受海水腐蝕。鋼護筒直徑最小的為1800mm，最大的為3000mm，其壁厚分別為15mm和22mm，為Q235B號鋼。從樁基頂部往下9米范圍，該段鋼護筒進行了防腐涂裝處理，鋼護筒表面凈化后噴砂除銹達Sa3級，除銹后鋼結構表面達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，采用磁性測厚儀測定，100%檢查合格方可進入下道工序。最后涂上環(huán)氧云鐵封閉漆60μm，涂裝厚度同樣要進行檢查，不合要求的位置進行局部修補。涂裝施工必須在無雨的天氣進行，若遇天氣濕度較大或濃霧期間，則不進行施工，確保涂裝質(zhì)量。樁基施工采用淡水造漿，開孔前將鋼護筒內(nèi)海水抽干，并注入淡水進行置換，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)。

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