摘要: 建筑于海洋環(huán)境影響中的鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁, 鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低甚至破壞的首要原因。文章以瓊州大橋?yàn)槔? 介紹了瓊州大橋下部結(jié)構(gòu)混凝土耐久性防腐設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制, 其基本措施是采用較厚的保護(hù)層厚度, 避免混凝土開(kāi)裂和采用密實(shí)的優(yōu)質(zhì)混凝土, 同時(shí)在混凝土中摻加阻銹劑的附加特殊防腐蝕措施。實(shí)踐證明, 這些措施對(duì)屬于海洋環(huán)境中橋梁耐久性設(shè)計(jì)及施工均有參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 瓊州大橋; 混凝土; 耐久性; 防腐設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào): U448.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(zhǎng)1396.98m, 其中主橋長(zhǎng)480m, 東引橋長(zhǎng)452.74m,西引橋長(zhǎng)464.24m。主橋?yàn)? 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(gòu)為整體式鋼筋混凝土薄壁空心墩, 基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。引橋?yàn)檫B續(xù)箱梁和T 形梁。
瓊州大橋于2000 年12 月開(kāi)工, 2003 年5 月建成通車(chē)。
2 瓊州大橋混凝土防腐設(shè)計(jì)
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(duì)橋址處的環(huán)境水進(jìn)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(duì)混凝土腐蝕的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn), 根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果判定, 環(huán)境水對(duì)混凝土具有分解類(lèi)碳酸型弱腐蝕。
為延長(zhǎng)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(shè)計(jì)中環(huán)境水腐蝕等級(jí)按中等腐蝕考慮。
2.1 瓊州大橋混凝土防腐設(shè)計(jì)的依據(jù)
在2000 年瓊州大橋設(shè)計(jì)時(shí), 交通部新橋規(guī)涉及橋梁耐久性的具體要求尚未出臺(tái), 在防腐設(shè)計(jì)時(shí), 主要依據(jù)為《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》( TB10210- 97) 。
2.2 耐腐蝕混凝土使用部位
根據(jù)國(guó)內(nèi)外海工混凝土結(jié)構(gòu)的使用經(jīng)驗(yàn), 混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕最嚴(yán)重的是浪濺區(qū), 依次是水位變動(dòng)區(qū)、大氣區(qū)。長(zhǎng)期處于水下的混凝土結(jié)構(gòu)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(tái)。
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(yīng)呈圓孤形, 盡量減少棱角或突變, 避免應(yīng)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(shí), 不得有空洞。
(3) 混凝土采用機(jī)械拌制和機(jī)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(jì)。
(5) 良好的混凝土保護(hù)層是防止鋼筋腐蝕的最重要的屏障, 應(yīng)保證它具有足夠的厚度而且密實(shí)。主筋凈保護(hù)層厚度不得小于5cm, 其墊塊強(qiáng)度、密實(shí)度應(yīng)高于構(gòu)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(yīng)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(jí)應(yīng)達(dá)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(biāo)號(hào), 采用雙摻技術(shù)確保混凝土達(dá)到S12 以上, 以增加樁基耐久性, 保護(hù)鋼筋。
(2) 按設(shè)計(jì)摻阻銹劑提高堿濃度, 保護(hù)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(lái)保證鋼筋保護(hù)層。
3.2 承臺(tái)
承臺(tái)屬大體積混凝土, 采取如下溫控措施:
(1) 在保證強(qiáng)度的前提下, 控制水泥用量小于350kg/m3, 采用雙摻技術(shù)減小水灰比, 延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)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(shè)雙層冷卻管, 間距0.9m, 摻入適量片石, 選擇下午5 時(shí)后澆注混凝土。
(3) 用冷卻管循環(huán)水養(yǎng)護(hù), 推遲拆摸時(shí)間。
(4) 確?？?jié)B等級(jí)達(dá)到S12 以上。
3.3 墩臺(tái)、立柱
(1) 采用雙摻技術(shù)確保墩臺(tái)、立柱混凝土抗?jié)B等級(jí)達(dá)到S12 以上, 抗壓強(qiáng)度大于1.15 倍設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。
(2) 采用鋼摸板, 并進(jìn)行混凝土澆注工藝試驗(yàn)。
(3) 確保鋼筋保護(hù)層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4 結(jié)語(yǔ)
(1) 建筑于海洋環(huán)境影響中的鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)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?chē)? 達(dá)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(qiáng)度等受力性能, 使混凝土保護(hù)層順筋脹裂, 是影響橋梁耐久性的主要災(zāi)害。鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的基本措施是采用較厚的保護(hù)層厚度, 避免混凝土開(kāi)裂和采用密實(shí)的優(yōu)質(zhì)混凝土, 同時(shí)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(gòu)自2001 年完工至今, 已超過(guò)5年, 目前未發(fā)現(xiàn)水位變動(dòng)區(qū), 立柱混凝土保護(hù)層受腐蝕的現(xiàn)象。這說(shuō)明, 該橋下部結(jié)構(gòu)混凝土耐久性設(shè)計(jì)是可行的。
(3) 新橋規(guī)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》( JTGD62- 2004) 補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)混凝土耐久性及抗?jié)B要求。為了防止或減輕結(jié)構(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的水灰比、水泥用量、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、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(shè)計(jì)有章可循。
參考文獻(xiàn)：
[1] 瓊州大橋施工圖設(shè)計(jì)[Z].2000.
[2] 蘇權(quán)科.跨海大橋特殊技術(shù)問(wèn)題探討[J].公路交通科技，2005，22(12)：104- 107.
[3] 劉文峰，張勁泉，何玉珊.杭州灣跨海大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布點(diǎn)[J].公路交通科技，2005，22(12)：84- 86.
[4] 胡峰強(qiáng),陳艾榮,胡曉倫.杭州灣大橋抗風(fēng)性能試驗(yàn)研究[J].公路交通科技，2005，22(09)：78- 82.
[5] 李國(guó)亮，劉釗，李學(xué)民.杭州灣大橋南岸超長(zhǎng)施工棧橋設(shè)計(jì)中風(fēng)、浪、流荷載的確定[J].公路交通科技，2007，24(01)：104- 107.
