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鹽湖地區(qū)橋梁防腐
針對鹽湖地區(qū)鹵水和鹽巖對混凝土的腐蝕機理進(jìn)行了剖析,并對混凝土的防腐措施進(jìn)行了總結(jié),在本文中提出了一些在鹽湖地區(qū)橋梁施工的防腐處理經(jīng)驗。
2 混凝土的腐蝕類型
混凝土的腐蝕分為三種類型:
2.1軟水腐蝕(溶出形腐蝕)
當(dāng)混凝土建筑物長期與軟水接觸時,混凝土中的氫氧化鈣將很快溶解,在流動水和壓力水的作用下,氫氧化鈣將不斷溶解流失,一方面使混凝土變的疏松,另一方面也使混凝土的堿度降低。而水泥水化物(水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等)只有在一定的堿度環(huán)境中才能穩(wěn)定存在,所以氫氧化鈣的不斷溶出又導(dǎo)致了其他水化產(chǎn)物的分解溶蝕,最終使混凝土結(jié)構(gòu)破壞。
2.2溶解性化學(xué)腐蝕
溶解在水中的酸類和鹽類可以與混凝土中的氫氧化鈣起置換反應(yīng),生成易溶性鹽或無膠結(jié)能力的物質(zhì),使混凝土結(jié)構(gòu)破壞。環(huán)境水中所含游離碳酸、鹽酸、鎂鹽越多,水溫越高,侵蝕越嚴(yán)重。
2.3膨脹性化學(xué)腐蝕
當(dāng)混凝土與含氯鹽的水(鹵水)接觸時,可產(chǎn)生膨脹性化學(xué)腐蝕,尤其時對鋼筋混凝土的腐蝕更為嚴(yán)重。鹵水沿混凝土中的毛細(xì)通道,與鋼筋接觸后,將鋼筋腐蝕,使鋼筋膨脹,導(dǎo)致混凝土開裂,鹵水大量與鋼筋接觸,將鋼筋腐蝕,使鋼筋膨脹,導(dǎo)致混凝土開裂,形成惡性循環(huán),最終使混凝土結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。
鹽湖地區(qū)中含有的鹽類與鹵水的腐蝕就是溶解性化學(xué)腐蝕和膨脹性化學(xué)腐蝕。
3 腐蝕機理
3.1化學(xué)腐蝕
在鹽湖地區(qū),由于空氣和鹽巖中含有大量的氯離子,氯離子半徑小且滲透性極強,所以它能加劇混凝土結(jié)構(gòu)的破壞,其腐蝕機理如下:氯離子的隨著鹵水從鋼筋混凝土中的毛細(xì)通道侵入,很容易吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上,經(jīng)過化學(xué)反應(yīng),取代鈍化膜中的氧離子,使鋼筋表面起保護(hù)作用的氧化鐵變?yōu)闊o保護(hù)作用的氯化鐵,化學(xué)方程式Fe2O3+6Cl-+3H2O=2FeCl3+6(OH)-。氯化鐵在鹵水中形成結(jié)晶體,隨后即膨脹,導(dǎo)致了混凝土保護(hù)層開裂,裂縫順筋由細(xì)至寬、由短至長�;炷帘Wo(hù)層開裂后,氯離子的又隨著鹵水大量侵入,導(dǎo)致鋼筋混凝土的進(jìn)一步腐蝕,形成惡性循環(huán)。
由于混凝土本身為堿性,主要物質(zhì)為Ca(OH)2,而氯離子為酸性,氯離子與Ca(OH)2反應(yīng)變成中性化的易溶物氯化鈣:Ca(OH)2+ 2Cl1-= CaCl2(中性易溶)+ 2OH2-;同時,侵入的水、氣、氯離子與鋼筋表面的磷發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致鋼筋腐蝕。鋼筋被腐蝕后,體積膨脹(大概為2.5倍),促使混凝土產(chǎn)生裂紋。腐蝕物質(zhì)從裂紋處進(jìn)一步侵入,加強鋼筋的腐蝕,體積繼續(xù)膨脹,從而降低了混凝土的強度,破壞混凝土的結(jié)構(gòu),大大縮短橋梁的使用壽命。
3.2物理腐蝕
由于鹽湖氣候比較干旱,蒸發(fā)量大于降水量。所以空氣中的鹽分由鋼筋混凝土中的毛細(xì)通道侵入,侵入物質(zhì)中的水分子大量蒸發(fā),導(dǎo)致鹽分結(jié)晶,結(jié)晶物質(zhì)越來越多,形成結(jié)晶膨脹,致使混凝土保護(hù)層剝落,鋼筋外露,形成鋼筋混凝土的剝蝕現(xiàn)象。
4 鋼筋混凝土腐蝕的防護(hù)措施
青藏鐵路西格段二線應(yīng)急工程K735+420、K747+676 1-20m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土跨線橋位于柴達(dá)木盆地南部的察爾汗鹽湖上,地質(zhì)特殊,腐蝕性較強,為了防止該鋼筋混凝土建筑物的腐蝕,混凝土采用高密實度、高強度的混凝土和在混凝土中加防腐劑,并且在混凝土表面涂防腐涂料,必要時在混凝土四周鋪設(shè)油氈、防水土工膜以及砌筑瀝青磚和增加鋼筋的混凝土保護(hù)層為最有效的防腐措施。由于在鋼筋混凝土的腐蝕中,鋼筋最先遭到破壞,因此鋼筋性能的穩(wěn)定性直接關(guān)系到建筑物的最終壽命,所以鋼筋采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋,環(huán)氧樹脂涂層鋼筋表面的環(huán)氧樹脂能有效的將腐蝕物質(zhì)和鋼筋隔離,保護(hù)鋼筋不被腐蝕。以保持鋼筋混凝土建筑物的耐久性、耐用性,達(dá)到使用壽命。
4.1基礎(chǔ)處理施工工藝
K735+420與K747+676 兩座跨鐵路線橋基礎(chǔ)位于巖鹽上,將基坑開挖到設(shè)計標(biāo)高后,基坑四周各設(shè)積水坑一個,井點法排水,待鹵水降至基坑表面以下,采用兩層油氈將基坑坑壁及坑底隔離,油氈搭接采用瀝青熱熔,以確�;拥姆浪约胺栏ЧH缓髶Q填1.5m片石,片石中間摻加砂夾石填塞縫隙,用機械夯夯實。夯實平整,在砂夾石表面鋪設(shè)復(fù)合土工膜隔水層,土工膜上鋪設(shè)30cm厚的瀝青混凝土墊層,采用重型機械碾壓瀝青混凝土,使其平整。然后在瀝青混凝土頂面做兩油一氈(一層熱瀝青、一層油氈、一層熱瀝青)隔離層,最后支架鋼模板,進(jìn)行橋臺基礎(chǔ)混凝土澆注施工。基礎(chǔ)混凝土采用高密實度、高強度混凝土,澆注時嚴(yán)格按照施工配合比施工,澆注完畢后,混凝土基礎(chǔ)襟邊、四壁、以及基坑邊坡各涂兩道熱瀝青,并在基礎(chǔ)混凝土襟邊上部和外部砌筑瀝青磚,瀝青磚是將磚泡在熱瀝青中,5min后取出,作為砌筑材料,熱瀝青為粘接材料,最后采用鹽巖分層回填基礎(chǔ)襟邊和邊坡,采用機械夯夯實。
底層鋪設(shè)油氈是為了更好的防水與防腐,復(fù)合土工膜的鋪設(shè)有力的阻止了夾層滲出的氯水化合物對拋填片石的腐