南渡江特大桥钢筋砼防腐施工技术

中国科技信息２００７年第７期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＩ＇ＩｑＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ａｐｒ．２００７　钢筋砼防腐施工技术　冯嘉江’李咸友　１、海南省路桥投资建设有限公司　５７０２０６　２、江西省赣州市公路局于都公路管理站　３４２　３００　针对南渡江特大桥具体地质情况，经水质　近９０％出现了钢筋锈蚀破坏。因此南渡江特大　分析及对其防腐机理的阐述，提出了相应的防腐　桥施工首先要解决的是钢筋锈蚀问题。引取钢　钢　屠疑　方案，通过技术经济比铰，经济和　筋腐蚀的原因是海水中氯离子渗入砼，通过砼　社会效益可观。　保护层抵达钢筋表面，破坏钢筋表面钝化膜，　１、桥梁概况　使其失去保护而受到腐蚀。施工中，如何隔　南渡江特大桥是海口绕城公路一座控制性　断氯离子与钢筋的接触、减少砼中氯离子的渗　工程，上部采用装配式预应力混凝土连续箱　入量是防止钢筋腐蚀的根本途径。本文介绍了　梁，跨径组成为：（５×３０）＋（５×３０）＋（５×３０）＋（４　南渡江特大桥钢筋混凝土防腐工程中环氧涂层　ｘ　３０）＋（５　ｘ　３０）＋（５　ｘ　３０）＋（５　ｘ　３０）＋（５　ｘ　３０）　钢筋施工技术和耐腐蚀混凝土施工技术。　ｍ，下部构造为１．３ｍ、１．５ｍ钻孔灌注桩基础，　３、钢筋混凝土防腐工程中环氧涂　三柱武桥墩，肋板式、柱式台。上部构造预制　层钢筋施工技术　箱梁、现浇接头、湿接缝均采用５０号混凝土，　环氧树脂涂层钢筋是一种在普通钢筋的表　护栏、搭板采用３０号混凝土，下部结构桩　面制作了一层环氧树脂薄膜保护层的钢筋，涂　基、系梁、墩台柱、盖梁采用３０号混凝土。　层厚度一般在０．１５ｒｎｍ　０．３０ａｒｍ。涂层一般脸　南渡江特大桥处于河流下游，与大海相通，　用环氧树脂粉末以静电喷涂方法制作：将普通　河床比降较小，主河槽宽约６４０ｍ。枯水期水　钢筋表面进行除锈、打毛等处理后加热到２３０　深为１．０　３．０ｍ，河床上覆高液限粉质黏土和含　多摄氏度的高温，再将带电的环氧树脂粉末喷　砾中粗砂，其下基本是低液限黏土和泥岩，局部夹　射到钢筋表面，由于粉末颗粒带有电荷，便　粉质沙土。　吸附在钢筋表面，并与其熔融结合，经过一　２、南渡江特大桥钢筋砼防腐要求　定养护固化后便形成一层完整、连续、包裹　桥位低潮时水深０．５～１．５ｍ，高潮时水深１．　住整个钢筋表面的环氧树脂薄膜保护层。环氧　５～３．ｏｍ，高差２．ｏｍ左右。高潮水按　环境水　树脂涂层以其不与酸、碱等反应，具有极高　评价标准》对混凝土具有结晶分解弱腐蚀Ｊｌ生潜　的化学稳定性和延性大、干缩小，与金属表　势，低潮水按　环境水评价标准》对混凝土无　面具有极佳的粘着性的特点，在钢筋表面形成　各类腐蚀性。依据初勘水质分析资料，地下水　了阻隔其与水分、氧、氯化物或侵蚀性介质　对混凝土具有分解类弱腐蚀性。为了延长混凝　接触的物理屏障，同时，还因其具有阻隔钢　土的使用年限，保证桥梁的正常使用，南渡江特大　筋与外界电流接触的功能而被认为是化学电离　桥的下部结构须使用耐腐蚀陛混凝土。设计中　子防腐屏障。　环境水腐蚀等级按中等腐蚀考虑。耐腐蚀混凝　该技术涉及钢筋及施工人工费用的增加，　土使用部位：桩、承台、柱。　约占土木工程总造价的２．５％，但使使用年限从　由于桥梁处于恶劣环境和暴露性环境中，　３０年提高Ｎ５０年，且减少了后期维修工程费用。　经常因钢筋锈蚀而导致结构破坏。在国内发现　可见，在处于腐蚀环境的结构中采用涂层钢筋，　使用了ｌ０　３０年的水工建筑物有近６０％出现了　其经济效益和社会效益十分巨大。　钢筋锈蚀破坏，使用了７　２５年的海港码头有　２７６　４．使用环氧涂层钢筋注意事项　（１）吊装　①吊装涂层钢筋的吊索应采用高强度的尼　龙带，不得使用钢丝绳吊装，以避免吊索与　钢筋之间因挤压、摩擦造成涂层破坏；　②对长度超过６ｍ的涂层钢筋应采用多支　点吊装，以避免钢筋两端因过大垂落造成钢筋　的摩擦与碰撞，损坏涂层。　（２）贮存与搬运　①涂层钢筋在施工现场的贮存期应尽量缩　短，一般不宜超过三个月；　②涂层钢筋在贮存期间，应采用不透光　的黑色塑料布包裹，以避免因紫外线照射引起　涂层的褪色和老化；　③涂层钢筋在堆放时，钢筋与地面之　间，钢筋捆与钢筋捆之间应以木条隔开，且　堆放层数不宜超过５层；　④涂层钢筋应以水平方式搬运，在搬运　过程中，严禁拖拽抛掷涂层钢筋。　（３）涂层钢筋的加工　④加工时，环境温度宜不低于摄氏５℃，　钢筋弯曲机的芯轴应套以专用套管，平板表面　应铺以布毡垫层，避免涂层与金属物直接接　触；涂层钢筋的弯曲直径，对直径≤２０ｍｍ　钢筋，不宜小于４ｄ；对直径ｄ≥２０　ｍｍ钢　筋不宜小于６ｄ，且弯曲速率不宜高于８２ｒ／　ｍｉｎ：　②涂层钢筋的切断应采用砂轮锯或钢筋切　断机进行，严禁采用气割方法；切断加工　时，在直接接触涂层钢筋的部位，应垫以缓　冲材料；切断后应以专用修补涂料进行修补。　（４）涂层钢筋的连接与定位　①涂层钢筋的连接可根据设计要求，采　用绑扎连接，焊接连接和机械连接；　②为保证涂层钢筋的绑扎连接的牢固和不　损坏涂层，应采用专用的包胶铅丝；对十字　交叉钢筋，应采用“Ｘ”型绑扣；　③涂层钢筋的绑扎搭接长度应符合设计要　求；　④涂层钢筋焊接前，应先将钢筋焊接部　位的涂层清除干净；焊接后，要将焊接部位　附近受影响的涂层清除干净；并采用专用修补　材料将焊接部位及其影响区域的涂层进行修　下转第２７８页　维普资讯 http://www.cqvip.com

中国科技信息２００７年第７期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　Ｉ＇Ｅ￣＇ＩＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＩＶｌＡＴＩＯＮ　Ａｐｔ．２００７　一把利剑。　（２）纳米陶瓷　将大大减轻，同时航速、航程和载重量将大　大增加。据预测，未来直升机巡航速度每小时　的说明书确定；　②采用插入式振捣棒振捣混凝土时，应在　金属振捣棒外套以橡胶套或采用非金属振捣　棒，并尽量避免振捣棒与钢筋直接碰撞。　纳米陶瓷材料是指在陶瓷材料的显微结构　中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在　纳米水平（１～ｌ００ｒｉｍ）。这样的结构使材料　的强度、韧性和超塑性大幅度提高，克服了　将达到甚至超过４００公里。在军事上，随着　纳米新材料的大量使用，未来军用直升机的技　战术性能指标将大幅度提高，为实现陆军航空　兵快速度、长距离、大容量前送作战力量和　物资的战略目标提供了可能。随着纳米产业的　不断发展壮大，纳米技术在直升机上的应用前　５、钢筋混凝土防腐工程中耐腐蚀　混凝土施工技术　（１）耐腐蚀混凝土配合比设计　工程陶瓷的许多不足，并对材料的力学、电　学、热学、磁学、光学等性能产生重要影　响。　纳米复合陶瓷与普通陶瓷材料相比，在　景将更加光明。　根据原材料情况和以往的实际经验，我　们设计了二组砼配比对比试验：一组不掺粉煤　灰和矿渣粉的普通砼，一组为掺ｌ０一ｌ５％粉煤　灰和２５—４５％矿渣粉砼。经过对砼拌和物性　力学性能、表面光洁度、耐磨性以及高温性　能诸方面都有明显改善。近年来国内外对纳米　复相陶瓷的研究表明，在微米级基体中引入纳　米分散相进行复合，可使材料的断裂强度、　断裂韧性提高２～４倍，最高使用温度提高　４００－６００￣Ｃ，同时还可提高材料的硬度和弹性　模量，提高抗蠕变性和抗疲劳破坏性能。目　［１］张立德，牟季美．纳米材料和纳米结构　［Ｍ］．北京：科学出版社．２００１　［２］许并社，王科，梁伟等．纳米材料及应　用技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社．２００４　能、力学性能、早期抗裂性能、耐久性能试　验，发现不掺粉煤灰和矿渣粉的普通硷ｌ生能没　有掺粉煤灰和矿渣粉的砼好，且氯离子扩散系　数较大，而掺了粉煤灰和矿渣粉的砼氯离子扩　散系数较小，紧为前者的ｌ／６。表明掺粉煤　灰和矿渣粉的砼具备优越的抗氯离－Ｔ－ｆ＠蚀等能　力，经经济比较，其成本比普通砼降低３．５　１１．　８％，因此耐腐蚀混凝土配合必须选用掺粉煤　灰和矿渣扮的砼。　前，纳米陶瓷粉体的制备较为成熟，新工艺　和新方法不断出现，已具备了生产规模。纳　米陶瓷粉体的制备方法主要有气相法、液相　［３］严东生，冯端．材料新星一纳米材料科　学［Ｍ］．湖南：湖南科学技术出版杜．１９９８　［４］刘吉平，郝向阳．纳米科学与技术［Ｍ］．北　京：科学出版社．２００２　法、高能球磨法等。气相法包括惰性气体冷　凝法、等离子法、气体高温裂解法、电子束　蒸发法等。液相法包括化学沉淀法、醇盐水　解法、溶胶凝胶法、水热法等。　纳米陶瓷优良的特陛非常适合制造航空发　动机的各类叶片。由于其具有良好的塑性，　（２）耐腐蚀混凝土材料措施　①宜选用普通硅酸盐水泥（Ｃ３Ａ（８％）掺　［５］徐晓涛，张岸松．纳米碳纤素高能蓄电　池［Ｊ］．汽车运用．２００５　刘杰陆军航空兵学院机械系助教．中国民航　大学在读研究生．研究方向为发动机故障诊　断。　３０％粒化高炉矿渣；　②最大水灰比不应大于０．５，最小水泥用量　不小于３３０ｋｇ／ｍ　；　③最大碱含量小于３．０１￣／ｍ　；　④掺加２％的ＧＦ－０１型阻锈剂；　可以避免传统金属合金叶片在铸造中的扭曲工　艺难题；纳米陶瓷优良的抗疲劳破坏性能克服　了合金中普遍存在的疲劳失效问题；同时纳米　陶瓷优异的高温性能，可以提升发动机涡轮前　工作温度，为发动机性能的整体提升创造了有　利条件。由此可见，纳米陶瓷材料的出现为　航空发动机的突破性发展带来了新希望。　（３）纳米电池　⑤混凝土抗渗等级应达到ｓｌ２；　（３）耐腐蚀混凝土施工措施　①银筋混凝土外露面不得裸露钢筋头，混　《《上接第２７６页　补；　凝土必须密实，不得有空洞；　②混凝土采用机械拌制和机械振捣；　③混凝土拌和物中氯离子含量最高限值按　水泥重量的０．１％计；　⑤涂层钢筋的机械连接，宜采用已经过　纳米碳纤素电池是一种采用超微细材料制　造的新型电池。这种电池采用纳米碳管制成纤　维，再制相应的编织布，经处理后可制电池　的正、负极板。电解液为无水有机高分子电　涂装的专用套筒螺母，连接后采用专用修补材　料将接口处受损涂层进行修补；当未采用已经　④墩台身主筋净保护层厚度不小于４．０ｃｍ，　桩基主筋净保护层厚度不小于７．５ｃｍ，桩系梁　主筋净保护层厚度不小于５．０ｃｍ，其垫块强度、　过涂装的专用套筒螺母进行涂层钢筋的机械连　接时，尚应在连接后采用专用修补材料将套筒、　螺母等连接件涂刷涂层；　⑥涂层钢筋宜采用已经过涂装的专用铁架　定位；　解液，能制成容量大、单体电压高的电池（３．　８Ｖ），其比能量可达２３０ｗｈ／ｋｇ以上，是普通　锂电池的两倍。纳米电池的充放电次数可达到　１０００次至１２００次。　密实度应高于构件本体混凝土。垫块宜采用水　灰比不大于０．４的砂浆、细石混凝土制作、其厚　度尺寸不允许负偏差，正偏差不大于５ｒａｍ。　目前直升机上普遍使用的铅酸蓄电池不仅　体积、重量较大，而且蓄能小。相比之下，　纳米碳纤素电池体积只有普通铅酸电池的１／　１６，重量只有１／７—１／１０，而且电能大，取　（４）耐腐蚀混凝土施工注意事项　①环境水的性质在开工前及施工过程中应　再次抽样检查，当发现有较大出入时，应提出变更　处理。　⑦涂层钢筋铺装就位后，施工人员不宜在　其上行走，并应避免将施工工具跌落砸坏涂　层。　（５）涂层修补　材方便，成本低廉，非常适宜取代铅酸蓄电　池，成为直升机机载电源系统的理想电池。　②不得使用复合型水泥。　６，在混凝土浇筑前，应检查钢筋涂层破损情　况，对破损涂层应采用专用修补材料予以修　补。　结论　环氧涂层钢筋施工技术和耐腐蚀混凝土施　３结论　毫无疑问，纳米技术的出现为直升机工　业的突破性发展带来重大机遇。随着纳米新材　料、新技术的广泛应用，直升机的整体重量　（６）混凝土的浇筑　工技术，是解决结构钢筋砼防腐的最有效技术　之一，经过南渡江特大桥施工使用证明，不仅　工程质量有保证，而且经济效益可观，值得推　广使用。　①混凝土浇筑应待涂层材料完全固化后进　行，涂层修补材料的固化时间可根据修补材料　２７８