摘要: 建筑于海洋環(huán)境影響中的鋼筋混凝土與預應力混凝土橋梁, 鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構耐久性降低甚至破壞的首要原因。文章以瓊州大橋為例, 介紹了瓊州大橋下部結(jié)構混凝土耐久性防腐設計及施工質(zhì)量控制, 其基本措施是采用較厚的保護層厚度, 避免混凝土開裂和采用密實的優(yōu)質(zhì)混凝土, 同時在混凝土中摻加阻銹劑的附加特殊防腐蝕措施。實踐證明, 這些措施對屬于海洋環(huán)境中橋梁耐久性設計及施工均有參考價值。
關鍵詞: 瓊州大橋; 混凝土; 耐久性; 防腐設計
中圖分類號: U448.51 文獻標識碼: B
1 概況
瓊州大橋是跨越南渡江上的一座特大型橋梁, 全長1396.98m, 其中主橋長480m, 東引橋長452.74m,西引橋長464.24m。主橋為5 跨( 188m+98m+108m+98m+88m) 下承式鋼管混凝土系桿拱橋, 拱肋為鋼管混凝土啞鈴斷面, 下部結(jié)構為整體式鋼筋混凝土薄壁空心墩, 基礎為鉆孔灌注樁。引橋為連續(xù)箱梁和T 形梁。
瓊州大橋于2000 年12 月開工, 2003 年5 月建成通車。
2 瓊州大橋混凝土防腐設計
瓊州大橋橋址位于南渡江下游段, 距入?？诩s7km, 屬海洋環(huán)境影響區(qū)域, 河水水質(zhì)受漲落潮的影響較大?？辈炱陂g, 對橋址處的環(huán)境水進行水質(zhì)分析, 每升水中含有CO2 侵蝕性物質(zhì)20.5～29.1mg, 依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》( JTJ064- 98) 附錄D 環(huán)境介質(zhì)對混凝土腐蝕的評價標準, 根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果判定, 環(huán)境水對混凝土具有分解類碳酸型弱腐蝕。
為延長混凝土的使用年限, 保證橋梁的正常使用,須采用耐腐蝕混凝土。設計中環(huán)境水腐蝕等級按中等腐蝕考慮。
2.1 瓊州大橋混凝土防腐設計的依據(jù)
在2000 年瓊州大橋設計時, 交通部新橋規(guī)涉及橋梁耐久性的具體要求尚未出臺, 在防腐設計時, 主要依據(jù)為《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規(guī)范》( TB10210- 97) 。
2.2 耐腐蝕混凝土使用部位
根據(jù)國內(nèi)外海工混凝土結(jié)構的使用經(jīng)驗, 混凝土結(jié)構中鋼筋腐蝕最嚴重的是浪濺區(qū), 依次是水位變動區(qū)、大氣區(qū)。長期處于水下的混凝土結(jié)構由于缺乏供氧條件, 鋼筋腐蝕較為緩慢。瓊州大橋耐腐蝕混凝土使用部位為樁、柱、承臺。
2.3 耐腐蝕混凝土施工要求
2.3.1 工程措施
(1) 混凝土外露面的邊緣、棱角、溝槽均應呈圓孤形, 盡量減少棱角或突變, 避免應力集中。
(2) 鋼筋混凝土外露不得裸露鋼筋頭, 混凝土必須密實, 不得有空洞。
(3) 混凝土采用機械拌制和機械振搗。
(4) 混凝土拌和物中氯離子含量最高限值按水泥重量的0.10%計。
(5) 良好的混凝土保護層是防止鋼筋腐蝕的最重要的屏障, 應保證它具有足夠的厚度而且密實。主筋凈保護層厚度不得小于5cm, 其墊塊強度、密實度應高于構件本體混凝土。
2.3.2 材料
(1) 水泥品種: 宜選用普通硅酸鹽水泥( C3A<8%)并摻加粉煤灰。
(2) 最大水灰比不應大于0.5, 最小水泥用量不小于330kg/m3。
(3) 摻加2%的GF- 01 型阻銹劑。
(4) 混凝土抗?jié)B級應達到S12。
3 瓊州大橋混凝土防腐施工質(zhì)量控制
3.1 樁基
(1) 提高混凝土標號, 采用雙摻技術確?；炷吝_到S12 以上, 以增加樁基耐久性, 保護鋼筋。
(2) 按設計摻阻銹劑提高堿濃度, 保護鋼筋并注意到減水劑與阻銹劑的相容性, 確定摻同一廠家的減小劑和阻銹劑。
(3) 確保鉆孔水頭高潮水位1.5m 以上和泥漿質(zhì)量(摻聚丙烯銑銨或純堿) 。
(4) 用!14cm 混凝土圓塊, 每斷面4 塊, 來保證鋼筋保護層。
3.2 承臺
承臺屬大體積混凝土, 采取如下溫控措施:
(1) 在保證強度的前提下, 控制水泥用量小于350kg/m3, 采用雙摻技術減小水灰比, 延長凝結(jié)時間到20h, 碎石用量大于1150kg/m3。
(2) 拌和水加冰, 將碎石沖水降溫, 設雙層冷卻管, 間距0.9m, 摻入適量片石, 選擇下午5 時后澆注混凝土。
(3) 用冷卻管循環(huán)水養(yǎng)護, 推遲拆摸時間。
(4) 確?？?jié)B等級達到S12 以上。
3.3 墩臺、立柱
(1) 采用雙摻技術確保墩臺、立柱混凝土抗?jié)B等級達到S12 以上, 抗壓強度大于1.15 倍設計標號。
(2) 采用鋼摸板, 并進行混凝土澆注工藝試驗。
(3) 確保鋼筋保護層厚度達到設計要求。
4 結(jié)語
(1) 建筑于海洋環(huán)境影響中的鋼筋混凝土與預應力混凝土橋梁, 由于環(huán)境介質(zhì)中的氯離子或混凝土原材料中的氯離子滲入到鋼筋周圍, 達到一定濃度后破壞鋼筋的鈍化膜, 引起鋼筋銹蝕削減其有效截面, 降低其粘結(jié)強度等受力性能, 使混凝土保護層順筋脹裂, 是影響橋梁耐久性的主要災害。鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構耐久性降低甚至破壞的首要原因。
(2) 瓊州大橋混凝土耐久性設計的基本措施是采用較厚的保護層厚度, 避免混凝土開裂和采用密實的優(yōu)質(zhì)混凝土, 同時在混凝土中摻加阻銹劑的附加特殊防腐蝕措施。瓊州大橋下部結(jié)構自2001 年完工至今, 已超過5年, 目前未發(fā)現(xiàn)水位變動區(qū), 立柱混凝土保護層受腐蝕的現(xiàn)象。這說明, 該橋下部結(jié)構混凝土耐久性設計是可行的。
(3) 新橋規(guī)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》( JTGD62- 2004) 補充了結(jié)構混凝土耐久性及抗?jié)B要求。為了防止或減輕結(jié)構受到損害, 該規(guī)范根據(jù)橋涵所處的不同環(huán)境和條件, 對結(jié)構混凝土的水灰比、水泥用量、混凝土的強度等級、氯離子含量和堿含量均提出控制要求, 這使我們以后的混凝土耐久性設計有章可循。
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