阐述防腐材料在跨海特大桥耐久性的应用
2017-06-05
通常跨海大桥工程规模极大，并且其所处地区的气象及水文和地形，加上各类地质环境极为复杂，跨海大桥在服役期之内会受到氯化物质及炎热和潮湿与海水流速等各个方面的影响。国内跨海大桥数量及规模逐年剧增，其中不乏有桥梁开始暴露出缺陷，或者是某些桥梁建设并未达到设计使用期限，则耐久性就开始退化或出现更大的毁灭性的事故，导致极大的经济损失。
1常见防腐层特征
熔接环氧粉末防腐层，此类防腐层具备很强的附着力，低阴极剥离值及偏低的抗冲击性，其吸水性偏低，通常温度上升时则单层熔接环氧粉末附着力或者是阴极剥离提升表现非常明显，双层熔接环氧粉末防腐层通常在高温下性能则会更优良，并且其吸水率也是会持续提升，不过这也是在可以接受的范围之内，由于防腐层吸水率偏高则不会对屏蔽阴极保护电流；胶带防腐剂，该类防腐剂具备更高的抗冲击性且吸水率偏低，偏高的阴极剥离，适当的附着力，高温环境下（60℃）则会导致阴极剥离高于规范，以致不能正常应用，现场土壤应力试验时则胶带土壤应力性能不高，土壤应力条件下不应该使用此类方式，高温沙漠区域也不应运用；多层结构防腐层，该类防腐层具备更高附着力以及抗冲击性，阴极剥离值偏低，并且吸水率偏低，通过热水浸泡会展现出更好的性能且在浸泡之后还可以保持良好的附着力；环氧煤沥青，此类防腐剂具备较高的附着力及抗冲击性偏低，抗阴极剥离能力较高且吸水率偏低，通过热水浸泡之后性能还是保持较好，不过在进行试验的过程中不能体现出来，比如固化时间偏长且针孔较多，而且面积电阻不高；聚氨酯，此类防腐剂具备更好的抗冲击性及偏低的附着性，阴极剥离率偏高且吸水率偏低，经过热水浸泡之后性能偏差；挤塑聚乙烯，该类防腐剂有着更好的附着力及抗冲击性，吸水率偏低则经过热水浸泡之后能力偏差，阴极剥离值在可以接受的范围之内。
2桥梁结构腐蚀机理
2.1钢筋锈蚀
钢筋混凝土结构方面最关键的就是钢筋出现锈蚀。出现钢筋锈蚀的主要环境是钢筋表面钝化膜被破坏，再加上并未有适应的潮湿环境及通氧策略。混凝土中的钢筋锈蚀属于电化学过程，其电化学腐蚀反应式是：
腐蚀产物Fe（OH）2体积增加2至4倍则所产生的膨胀力导致钢筋周边混凝土出现胀裂现象，从而损坏了混凝土保护层，并加快钢筋锈蚀现象。质量较好的混凝土孔隙液有着极高的碱性，pH值是在12至14范围之内。钢筋会在该类高碱性环境之下出现反应，并且生成非常密实的钝化膜，钝化膜能够充分保护钢筋继续遭受侵蚀。海水条件下混凝土中钢筋表面钝化膜出现损坏通常是由于：
第一，混凝土碳化。混凝土属于多孔体则长时间处于湿度较高的环境下，空气中二氧化碳及混凝土孔隙液间碱度减低。通常在pH值小于11时则钝化膜会出现不稳定状态，这时也就对钢筋没有了保护作用；
第二，氯离子侵入。通常氯离子渗进钢筋周边以形成临界浓度时则就破坏了钢筋钝化膜，同时也没有了对钢筋的保护作用。通常在有着适应湿度及通氧环境下则钢筋会出现电化学腐蚀现象。如图1所示，氯离子密度及时间关系曲线简视图。
2.2混凝土腐蚀
水泥是经由硅酸三钙及硅酸二钙，再加上铝酸三钙和铁铝酸四钙等所构成。水泥在出现水化之后主要生成物质为凝胶，即水化硅酸钙及水化铁酸钙、晶体，即氢氧化钙和水化铝酸钙及水化硫酸钙。通常氢氧化钙和海水中的镁盐及氧化硫出现反应。最终的反应生成物为CaSO4及CaCL2，这两类物质均是极易被溶解的物质，海水中含有的NaCL更是会强化其间溶解程度，进而阻碍其形成结晶。并且，NaCL会同时提升Mg（OH）2及Ca（O）2溶解程度，最终把它们全部浸出以致混凝土孔隙率持续提升且整体结构弱化。
3防腐材料在跨海特大桥耐久性的应用分析
海水条件对跨海特大桥各个结构耐久性有着极大影响，主跨桥墩承台顶部到浪溅位置影响更大。具体来讲，诸多海洋工程各方面调查结果显示，浪溅位置的墩台通常会严重遭受腐蚀。通常海洋工程要求浪溅位置构件运用较高性能混凝土，或者是共同使用特殊性防腐策略。不过桥墩出现的裂纹或者是船舶撞伤等各方面因素均会影响到桥梁耐久性。因此通常主桥是连续性钢结构方案，则梁部和墩与主要基础结构内伤力互相影响。应该持续增强对于主跨墩身方面的防护，这也是确保桥梁结构运用耐久性的关键问题。
3.1双掺防腐高性能混凝土
混凝土可谓是桥梁架构关键材料，实际上是属于多孔体，混凝土的内部钢筋也就不可以结对性的和外部隔离开。海洋条件下水位变化范围之内的对应墩身，极易产生钢筋锈蚀。空气问的二氧化碳及氯离子均是会经过混凝土内部孔道进行钢筋腐蚀。按照早期某跨海桥梁所进行的混凝土分析研究和运用状况，加强保护层混凝土密实性及延长侵蚀性介质渗进钢筋表面试件，这也是充分推迟钢筋出现锈蚀的有效途径之一。使用双掺防腐高性能混凝土能够适应于高强度要求，并且可以充分提升混凝土密实性和抗渗性，从而有效延长结构耐久性最终目的。配置双掺防腐高性能混凝土均是普通硅酸盐水泥掺进适宜比例优质粉煤灰及减水方面的成分。实际配合比例是要成分结合所选用的水泥及减水方面外加剂类型，加上砂石状况和施工方案等几个方面进行试验确定。使用双掺防腐高性能混凝土能够有效确保桥梁结构运用耐久性。
3.2增加结构混凝土保护层厚度
钢筋保护厚度一般均是保持在3至5厘米。海水侵蚀范围之内增加保护厚度来充分延长侵蚀性介质渗进至钢筋表面距离，从而延迟由于钢筋锈蚀而导致结构损坏事件。有效控制墩身截面的尺寸以降低温度附加力对于主桥梁产生的各方面影响，再者就是保护层的厚度应该适宜，偏大时则不易于裂缝宽度控制，因此主桥梁的墩身不应该运用偏厚的保护层。主墩保护层厚度通常是使用6.5厘米，对于墩身防撞系统通常是运用加厚保护层方案。
3.3墩身使用环氧涂层钢筋
钢筋表面环氧树脂能够有效阻隔氯离子接触钢筋本体，从而实现延长结构寿命。按照西方国家对于环氧涂层钢筋抗腐蚀分析及探究和应用表面，通常质量较好的环氧涂层钢筋比普通的钢筋结构使用寿命长，可以延长17至20年。
3.4墩身防撞系统
跨海特大桥通常皆会存在撞桥墩事件，一般的通航标准要求是设定桥梁航标以及水面浮动导航标志，并且运用适宜的墩身防撞系统也是非常必要的，有助于延长桥墩运用时间。常见的桥墩防撞策略是人工筑岛或者是群桩围护和效能型护桶等策略。
3.5计算机检测技术
尽管设计过程中会考虑到各类防腐策略，但是具体结构应用时则总是会存在某些不足。运用时期养护维修工作直接关系着桥梁结构应用期限。因为维修工程成本偏大及控制维修费用，加上强化养护延长结构运用期限更是矛盾的。因此适当的养护维修有助于工程资费节省，采用计算机检测技术来构建主桥墩临时性在线健康检测体系可谓是非常有效的途径。通过全方位检测及获得的检测结果分析，最终判断是否需要进行维护，这样有效的避免了维护工作滞后性。
4结语
总而言之，随着国内经济水平的不断提升，各大跨海大桥逐渐建成，并且也已经形成了整套适应于我国国情的大桥防腐体系。因此防腐材料在跨海特大桥耐久性的应用也就非常关键。本文就防腐材料在跨海特大桥耐久性的应用进行了分析，以便于促进国内跨海特大桥耐久性全方位发展。
