近年来，笔者参加了多座沿海混凝土桥梁的常规健康检测，经过对这些桥梁的全面检查及对混凝土墩台出现病害的分析，笔者认为：我国沿海混凝土桥梁下部结构虽在构造、受力等方面能满足运营使用要求，但普遍存在耐久性很差的通病，运营5～8年即出现诸多由钢筋锈蚀引起的病害。由此，采取适当的耐久性加固处理措施是非常必要的。
一、沿海混凝土桥梁墩台的耐久性检测及存在的问题
为了解桥梁墩台的耐久性，掌握混凝土墩台的使用情况、存在病害及病害原因，从而对桥梁的运营技术状态作出评价。在以往的常规健康检测中，我们进行了以下耐久性方面的检测评估：
表一、沿海混凝土桥梁墩台耐久性检测项目
项目
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检测内容
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检测方法
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目的
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墩台表观检查
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主要控制截面
尺寸复测
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钢尺几何测量，
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与原设计/竣工图对比
注意边角缺损区域测量。
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裂缝分布调查
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钢尺几何定位，
照片反映
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绘制裂缝分布图：
以裂缝参数记录表和裂缝分布图两种形式标记和描绘出裂缝的起止点坐标、特性宽度、长度、走向、分布位置等，裂缝性状以文字方式在裂缝图上加以注释。
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裂缝宽度
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刻度放大镜、
裂缝宽度仪测定
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裂缝深度
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超声波检测仪
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混凝土检测
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混凝土强度
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超声－回弹综合法
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实测混凝土强度。
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混凝土碳化深度检测
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酚酞试剂分析法
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检测混凝土碳化深度，确定钢筋是否失去混凝土碱性环境保护而易发生锈蚀。
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混凝土氯离子含量测定
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现场取样
硝酸银滴定分析
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在受海水影响不同区域取样，测定样品CL-含量，反映CL-在混凝土中随深度的分布，间接评判钢筋锈蚀活化的可能性。
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混凝土电阻率检测
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四电极阻抗测量法
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通过测量混凝土电阻率，间接评判钢筋锈蚀的可能性及可能的锈蚀速率。
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混凝土净保护层厚度检测
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磁通法
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判定钢筋是否易失去混凝土的碱性环境保护，从而发生锈蚀。
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钢筋检测
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钢筋锈蚀检测
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半电池电位法
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实测浪溅区及检查中发现有迹象标明钢筋可能存在锈蚀的区域，从而对钢筋锈蚀的可能性作出判断。
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实例一：某海湾特大桥检测及下部病害：
同三国道主干线，某海湾特大桥，桥梁全长为1589.1m，桥下平均净空为5.4m；桥梁上部结构为39×16m预应力混凝土简支空心板和32×30m预应力混凝土简支T梁。桥梁下部结构形式：桥墩为柱式墩，0号台为桩柱式轻型台，71号台为肋板式台，钻孔灌注桩基础。运营7年后检测发现下部结构主要病害表现为混凝土腐蚀病害严重：
下部盖梁、墩身实测保护层厚度很不均匀，实测值：43～50mm，局部仅25mm；
实测墩台钢筋锈蚀电位：－67～－155 mv；
实测下部结构碳化深度≤2.0 mm
表观检测：墩柱、盖梁钢筋锈涨严重，混凝土表面大量存在沿钢筋方向横向或环向的锈涨裂缝，钢筋锈涨，混凝土鼓包，脱落。
实例二：某跨海峡特大桥检测及下部病害：
某海峡大桥全长2706米。主桥采用预应力混凝土连续刚构桥，截面型式为单箱单室断面，桥跨组成76+138+76米。引桥采用40米预应力简支T梁及20米预应力空心板。大桥水中基础采用直径1.2m预应力钢筋混凝土圆管打入桩，陆上基础为钻孔灌注桩。桥位所处水域最大潮差5.16米。运营6年后进行健康检测发现，下部结构受海洋潮汐变化影响，墩台钢筋锈蚀严重：
承台取样，氯离子含量0.33（占水泥含量的百分比）；
下部承台墩身，实测净保护层厚度：27～35mm；
实测墩台钢筋锈蚀电位：－97～－138mv
实测下部结构碳化深度均≤2.5 mm
表观检测：桥梁墩台混凝土存在露筋现象、箍筋或绑扎钢丝外露，钢筋的锈蚀形成了混凝土顺筋方向开裂（环向开裂）、承台边角混凝土锈涨开裂，混凝土多处剥落，钢筋锈蚀严重。
二、常见病害的原因分析
综合分析，我国东南沿海混凝土桥梁墩台，运营5～8年后，往往少有受力性病害而普遍表现为受腐蚀耐久性很差。其病原因分析如下：
2.1、环境原因
恶劣的海洋环境是加剧墩台混凝土结构劣化的外因。
沿海钢筋混凝土墩台在使用过程中，受到海水、海风和海雾中有害介质的侵蚀，会产生劣化，宏观上会出现开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软及强度倒缩下降等，严重者会使结构破坏倒塌，而钢筋锈蚀，是加速混凝土这种破坏的主要因素。
引起墩台混凝土内钢筋腐蚀最为主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的渗透量。当CO2和CL-腐蚀介质侵入时，混凝土的碱性降低或混凝土保护层因锈涨开裂等都将造成钢筋表面敦化状态的破坏，钢筋表面就会出现较大的电位差，形成阴极和阳极，在一定条件下（如氧气和水存在）钢筋开始锈蚀。
(1)、碳化影响
当二氧化碳渗入墩台混凝土与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应，变成碳酸钙整个反应称为碳化作用。
CO2+H2O+Ca(OH)2 →CaCO3+2H2O 碳化作用
当大量的碳酸钙形成时，混凝土内部碱性环境受到破坏，达到一定程度时，如PH在9 以下时，钝态铁的保护层就失去作用，混凝土内的钢筋因为没有受到碱性环境的保护而产生锈蚀。
(2)、氯化影响
混凝土固化后，在大气环境中的氯化物污染是难以避免。氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质，当接触到钢铁表面，便迅速破坏钢铁表面的钝化层，即使在强碱性环境中，氯离子Cl-引起的点锈腐蚀依然会发生，同时由于不论是气态还是液态的水往往会渗透到混凝土里面，而这种水并非纯水，而是含有一些杂质的电解液，电化学作用导致锈蚀加快进行。当氯离子渗透到达钢筋表面，氯离子浓度较高的局部保护膜破坏，成为活化．在氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成一个小阳极，未活化的钢筋表面成为阴极，结果阳极金属铁溶解，形成腐蚀坑，一般称这种腐蚀为点腐蚀．这个过程主要有下列反应：
Fe2++2C-+2CL- ——Fe(OH)2+2HCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3 (铁锈)
Fe(OH)3 若继续失水就形成水化氧化物FeOH(即为红锈)， 一部分氧化不完全的变成Fe3O4(即为黑锈)，在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层呈多孔状，即使锈层较厚，其阻挡进一步腐蚀的效果也不大，因而腐蚀将不断向内部发展。
钢筋腐蚀产物，铁锈的体积约为原先铁体积的2.5-7 倍，所产生的膨胀压力会造成混凝土的开裂、剥落，裂缝的产生又会招致更多腐蚀介质的进入，引发更严重的腐蚀。
2.2、设计、施工原因
设计、施工原因造成的墩台混凝土不能满足恶劣海洋环境的使用要求是墩台产生耐久性破坏的内因。
通过对大量沿海混凝土桥梁的检测及分析原设计，可以认为：这些桥梁结构设计能满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的要求，按内陆桥梁要求是满足的。但是这些桥梁仅运营5～8年，就出现了比较多的露筋、混凝土顺钢筋环向开裂、钢筋锈涨、混凝土疏松等病害。若不采取防护措施，桥梁将会出现更多的钢筋锈蚀，混凝土剥落等破坏，直接影响结构受力，并严重威胁结构安全，缩短结构寿命。为什么会出现这种情况？我们认为：这些桥梁在设计之初和运营管理过程中均未考虑混凝土结构的防腐耐久性问题，混凝土耐久性很差，是产生这种病害的主要原因。
(1)、钢筋净保护层厚度偏小
检测的大部分沿海高速公路桥梁墩台满足《公路桥涵设计规范》的要求，但设计之初未考虑适应海洋环境的耐久性需要，加之施工误差，钢筋净保护层厚度普遍偏小。
实例二桥梁检测中发现，从混凝土已剥落处看到，主桥薄壁墩墩身钢筋净保护层仅29.5?，主引桥过渡墩钢筋净保护层仅27.5?。由于保护层偏薄，使得混凝土毛细孔偏于连续，CL-等在不长的时期内就可以渗透到钢筋表面，碳化层也容易达到钢筋表面，使钝化膜破坏，钢筋发生锈蚀。
(2)、排水设计不合理
我国桥梁设计中，往往存在重视上部结构排水，忽视下部结构排水。桥台、桥墩承台往往为长方体平面，面层容易积水。检测中桥台边角缺损，承台顶面不规则开裂比比皆是。
贴近海平面的下部工程为了减少浪花冲击飞溅，并防止海水留存，应尽量减少棱角、突变和大水平面，如承台建议采用球形顶或大坡度锥形顶面；又如美国AAHSTO明确规定：桥台台帽、桥墩盖梁顶面等容易积水部位在支座以外范围，均应设置大于15%的坡面以尽快排水。
(3)、下部结构混凝土等级偏低
大部分沿海混凝土桥梁下部墩柱、承台均采用25号混凝土。实际检测表明，这些桥梁下部结构大量出现露筋、箍筋或绑扎钢丝外露钢筋锈蚀形成顺钢筋方向开裂（环向开裂）、混凝土开裂（竖向开裂，最大裂缝宽度0.5?）、承台边角混凝土缺损等缺陷，而且承台边缘混凝土氯离子含量已经超过临界限量。
因此应考虑根据不同环境及功用适当提高混凝土的强度等级。交通部《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（征求意见稿）、英国BS6235-82《离岸固定式混凝土结构实施规范》均规定下部浪溅区的混凝土最低强度等级应不小于C40。
三、针对措施
由于暴露於日晒、雨淋、大气污染等的长期作用下，墩台钢筋混凝土的腐蚀如果不引起重视和采取措施，可能会带来严重后果。我国东南沿海高速公路多修建于九十年代初、中期，至今多运营6～10年。这种龄期的桥梁，无论从政治角度还是经济角度，对其进行耐久性加固都是非常必要的，对桥梁的长期安全运营大有裨益。
总结多个项目的耐久性加固经验教训，我们总结了以下行之有效的墩台加固措施：
首先利用人工或机械的方法将原结构表面破损部位及周边的松散混凝土清除，并予以清洁，利用高压水枪对结构表面进行彻底清洁，凿毛后对原结构外露锈蚀钢筋进行除锈，钢筋表面的铁锈应清除干净，并打磨出金属光泽。
待结构表面完全干燥后，在墩柱浪溅区以上及盖梁混凝土表面涂刷钢筋阻锈剂（抗渗剂），利用其与钢筋之间良好的亲和力使之在钢筋表面形成保护膜，避免钢筋锈蚀。
然后在桥墩台外绑扎D8冷轧带肋钢筋网。
最后浇筑抗渗混凝土，抗渗性应达到S7，一般控制厚度8～12?。
四、加固工艺要点
4.1、阻锈剂的选择
（1）一般在役运营桥梁墩台宜采用渗透型防锈浸渍剂。
（2）选择阻锈剂渗透能力应大于30mm且大于墩台混凝土保护层厚度。
（3）选择阻锈剂pH值推荐为10-12。
（4）选择阻锈剂盐水浸渍试验结果应为无锈蚀，且电位为0~ -250mv。干湿冷热循环试验结果应为60次无锈蚀。电化学试验结果应为电流小于150μA且破样检查无锈蚀。
（5）选择阻锈剂产品必须经过相关国家鉴定与加固规范管理部门的认证.
（6）应有符合国家室内环境污染控制规范的检测报告。
4.2、抗渗混凝土的质量控制措施
抗渗设计的混凝土除原材料除要求满足混凝土强度、自流平及免振捣要求外，尚受环境影响，要求具有抗渗性。
(1)、 水泥
宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥，并分别符合国家标准GB 175和GB 344的有关规定；强度等级不低于32.5。
硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥熟料中铝酸三钙含量宜控制在6％～12％范围内。
推荐采用矿渣硅酸盐水泥，特别是矿渣含量大的硅酸盐水泥。
不得使用立窑水泥及烧粘土质的火山质硅酸盐水泥。
采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥时，宜同时参加减水剂或高效减水剂。
(2)、 骨料
骨料应选用质地坚固耐久，具有良好级配天然河沙，碎石和卵石。
细骨料不宜采用海沙。
不得采用可能发生碱骨料反应的活性骨料。
粗骨料最大颗粒径应满足：不大于保护层厚度的2/3。
(3)、 拌和用水
宜采用城市供水系统的饮用水，不得采用海水。对于本桥混凝土拌和水氯离子含量均不宜大于200mg/L。
上述混凝土原材料的检查、试验及质量控制标准按下述标准执行：
《水运工程混凝土施工规范》（JTJ 268）
《水运工程混凝土试验规程》（JTJ 270）
《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ 269）
(4)、掺合料及外加剂
①掺合料
当采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥拌制混凝土时宜适当掺加优质掺合料。掺合料宜采用粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等。掺合料品质应符合国家标准规定：
《用于水泥的粒化高炉矿渣》（GB 203）
《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB 1596）,及行业标准《港口工程粉煤灰混凝土技术规程》（JTJ/T 273），同时硅灰应满足JTJ 275--2000附录A要求。
粉煤灰的品质，应满足Ⅱ级以上煤灰的要求；对普通混凝土，粉煤灰取代水泥质量最大限量：
a用硅酸盐水泥拌制混凝土不宜大于25％；
b用普通硅酸盐水泥拌制混凝土不宜大于20％；
c用矿渣硅酸盐水泥拌制混凝土不宜大于10％；
d如经试验论证最大掺拌量可不受限制。
硅灰的掺量不宜大于水泥质量的10％。
②外加剂
外加剂对混凝土的性能应无不利影响，其氯离子含量不大于水泥质量的0.02％；其掺量应通过试验确定。
外加剂的品质及应用应分别符合国家标准规定：
《混凝土外加剂》（国标GB 8076），及《混凝土外加剂应用技术规范》（交通部行业标准JTJ 269）规定。
混凝土拌和物中氯离子最高限值（按水泥质量百分率计）应不高于0.10％。
暴露部位混凝土拌和物水灰比最大允许值0.45、最低强度等级为C40及最低水泥用量为375kg/ 。
a掺加掺合料时、水泥用量可相应减少，但应符合掺合料及最高氯离子限值的规定。
b掺加外加剂时，南方地区水泥用量可适当减少，但不得降低混凝土密实性，可采用混凝土抗渗性或渗水高度检验。
c按JTJ 275规范附录B规定方法测定的抗氯离子渗透性不应大于2000C。
(5)、混凝土施工
混凝土施工应符合现行行业标准《水运工程混凝土施工规范》、《水运工程混凝土质量控制标准》和《港口工程粉煤灰混凝土技术规程》的有关规定。
混凝土的施工缝不宜设在浪溅区、水位变动区及混凝土发生较大拉应力的部位。
混凝土保护层厚度尺寸允许偏差，应为 mm。
混凝土浇筑过程不应出现不均匀、不密实的各种缺陷和裂缝；沉降及塑性干缩产生的表面裂纹应及时予以处理。
混凝土潮湿养护的时间，对于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥应不少于10d，矿渣硅酸盐水泥、火山质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥应不少于15d;对于大体积混凝土的两者分别不得少于15d及21d；当混凝土外掺粒化高炉矿渣及粉煤灰时湿养应不少于15d。
桥墩外保混凝土不得以海水养护，养护用水和拌用水相同。混凝土浇筑完成后应以保湿物覆盖，终凝后开始浇水养护。
五、结论与建议
近海混凝土桥梁墩台的防腐耐久性是一个复杂的体系。我国近海混凝土桥梁墩台腐蚀严重，耐久性差的问题已经渐渐表现出来，高度重视墩台钢筋混凝土的腐蚀危害及对耐久性的影响，具有十分必要和社会的意义。
一座近海大桥的使用评估，除应考虑建安费、使用过程中维修保养费用及大桥最终使用寿命，长远还应考虑维修时对生态环境的影响和因封闭交通所造成的经济损失、社会影响等，即应从单纯的建设初期的费用比较转变为使用寿命周期费用比较。我国在役沿海混凝土桥梁的墩台在设计之初多未能考虑防腐耐久性问题，那么，在运营6～10年后，采取必要的措施进行防腐耐久性加固，必将大大增强墩台的耐久性，有利桥梁安全运营。
