橋梁混凝土腐蝕分析及探討

□文/張培雷

橋梁混凝土腐蝕分析及探討

□文/張培雷

文中在分析天津市橋梁混凝土的腐蝕現狀和腐蝕機理的基礎上，從實踐出發，對橋梁混凝土的防腐工作進行了簡單的探討，為更深一步進行防腐研究打下基礎。

橋梁；混凝土；腐蝕；

2009年，經過對天津市市區范圍內的189座橋梁和46座地道的安全檢查，發現多數橋梁翼緣板、墩柱表面、泄水孔周圍及橋臺背墻等部位存在腐蝕現象，有的梁端及帽梁甚至存在由于腐蝕引起的混凝土開裂、露筋等問題，嚴重影響了橋梁的使用壽命。主要是因為天津市地處沿海地區，空氣和雨水中都含有一定的氯鹽成分，尤其在近海地區濃度更大，加上冬季為消除橋面的冰凍和積雪而噴灑的鹽水。鹽水通過防水性能不好的伸縮縫流向墩臺或通過防水性能不好的橋面系滲入到混凝土的縫隙里造成鹽腐蝕，加速了橋梁混凝土的腐蝕破壞。

腐蝕破壞形式

（1）梁體、地表墩柱腐蝕損壞。該類破壞主要是由于鹽腐蝕和凍融循環引起的，發展速度非常快。見圖1。

（2）伸縮縫漏水造成梁端、蓋梁處混凝土腐蝕，產生順筋裂縫，表層混凝土大面積脫落。經過對天津市區189座橋梁調研發現，除新建橋梁外，大多橋梁都存在著這樣的問題。

實際上，不只是伸縮縫，包括排水管外密封、防撞墻二次澆筑的施工縫等也存在著同樣的問題。見圖2。

（3）保護層大面積脫落。這個問題在天津市區橋梁中也是普遍存在的，一方面由于我國早期的橋梁保護層設計得偏薄，混凝土很快碳化，誘發鋼筋銹蝕、膨脹；另一方面受建設時期施工技術水平所限，保護層厚度控制不準，規范允許存在-5～+10 mm的偏差，很難精確控制。見圖3。

（4）防撞墻爛根嚴重。防撞墻處在橋梁最為惡劣的工作環境中，車輛通過時融雪鹽水的濺射污損、局部酸性氣體的集中侵蝕以及干濕交替、凍融循環的影響等，導致防撞墻腐蝕尤為嚴重。見圖4。

腐蝕機理

鋼筋銹蝕

正常情況下，混凝土呈高堿性，在鋼筋表面形成鈍化保護膜，能隔絕水分、氧氣與鋼筋金屬的接觸，阻止鋼筋銹蝕。鈍化膜失效主要有2種情況。

（1）混凝土碳化。即空氣中的CO2從混凝土表面擴散到混凝土內部，與呈堿性的水泥水化產物Ca（OH）2發生作用，形成中性的CaCO3，削弱混凝土的堿度，使鈍化膜不能繼續維持并在水分和氧的參與下發生持續銹蝕。

（2）氯鹽的侵入。即氯離子從混凝土表面擴散到鋼筋位置，積累到一定濃度（臨界濃度）后破壞鈍化膜，使鋼筋銹蝕。天津市橋梁處于沿海地區，由于氯鹽侵入造成的鋼筋銹蝕現象更為嚴重。

鋼筋銹蝕的生成物體積膨脹，導致混凝土順筋開裂和混凝土保護層剝落，銹蝕會損害鋼筋與混凝土之間的粘著力，削弱鋼筋的截面面積并使鋼筋變脆，從而影響結構的適用性（裂縫、表面銹跡等），甚至安全性。

混凝土的腐蝕與損傷

對混凝土材料造成腐蝕或損傷的環境作用主要有反復凍融以及水、土介質中的鹽、酸等化學腐蝕。混凝土內的孔隙水經反復凍融而逐漸達到臨界飽和后，冰凍產生的壓力很快就會使混凝土表層崩裂并發展到剝落、集料裸露的程度；除冰鹽不但能對鋼筋造成嚴重銹蝕，而且對表層混凝土也有很大的破壞作用，使表面起皮剝落。

環境作用對混凝土的侵蝕與損傷首先發生在表層混凝土，使混凝土截面或混凝土材料強度受到損壞。

常見的防腐措施

（1）梁邊設置滴水檐或滴水槽。梁邊翼緣板腐蝕是由于下雨時，雨水順著欄桿地袱流到梁邊，再倒流到梁翼緣根部及腹板，造成邊梁的水跡、堿跡直至腐蝕。可以設置一個防倒流裝置來阻止雨水的倒流，如設置滴水檐或者滴水槽等。

（2）泄水管設置應符合規范要求。泄水孔周圍及附近腐蝕的主要原因為泄水孔四周混凝土不密實且防水層做得不好。針對這種問題應嚴格控制泄水管部位的施工，確保符合規范要求。

（3）做好伸縮縫防水施工。橋梁的伸縮縫長期暴露在大氣中，加上車輛不斷地沖擊荷載，使用環境比較惡劣，是橋梁結構中最易遭到破壞而又較難以修補的部位。伸縮縫一旦破壞漏水，很容易造成墩臺腐蝕損壞。因此橋梁伸縮縫在設計、施工上應嚴格控制，做好伸縮縫防水，確保橋梁的使用壽命。

（4）混凝土表面防腐處理。混凝土表面涂抹有機硅、氟碳涂料，抵抗外界有害介質的入侵；混凝土表面做硅烷浸漬等憎水處理。有些地方還可采用透水模板襯里、電化學保護等措施。

防腐工作探討

（1）橋梁混凝土防腐工作應該貫穿于設計、選材、施工、使用和維護的全過程。如果說設計、選材和施工階段的防腐工作是橋梁健康的先天條件，那么使用和維護階段的防腐蝕工作就是橋梁健康的后天條件。先天條件固然重要，后天條件更不容忽視。

（2）全方位監督橋梁防腐工作落實情況。建設方、設計方、施工方應定期進行橋梁回訪，檢查橋梁防腐工作的落實和執行情況，一方面對預先的防腐措施進行總結，另一方面根據防腐措施的實現情況開展新的防腐措施的研究。

（3）市政養管部門應劃撥專門的防腐養管經費，將橋梁防腐工作作為一項重要任務來抓，徹底解決橋梁混凝土的腐蝕問題。

（4）橋梁養管過程中，定期做好橋梁普查工作，對腐蝕引起的病害及時進行修補和防腐處理，防止病害的惡化和腐蝕的加劇。如及時清理伸縮縫內雜物、做好橋面積水的排除、泄水管的疏通等；冬季盡量減少含氯離子的除冰鹽、融雪劑的使用，控制氯離子的含量，減少對橋梁混凝土的滲透。

U445.73

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1008-3197（2010）01-46-02

2010-01-22

張培雷/女，1982年出生，工程師，碩士，天津市道路橋梁管理處橋梁管理所，從事橋梁檢測工作。