摘要: 建筑于海洋环境影响中的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁, 钢筋腐蚀是混凝土结构耐久性降低甚至破坏的首要原因。文章以琼州大桥为例, 介绍了琼州大桥下部结构混凝土耐久性防腐设计及施工质量控制, 其基本措施是采用较厚的保护层厚度, 避免混凝土开裂和采用密实的优质混凝土, 同时在混凝土中掺加阻锈剂的附加特殊防腐蚀措施。实践证明, 这些措施对属于海洋环境中桥梁耐久性设计及施工均有参考价值。

关键词: 琼州大桥; 混凝土; 耐久性; 防腐设计

1 概况

　　琼州大桥是跨越南渡江上的一座特大型桥梁, 全长1396.98m, 其中主桥长480m, 东引桥长452.74m,西引桥长464.24m。主桥为5 跨( 188m+98m+108m+98m+88m) 下承式钢管混凝土系杆拱桥, 拱肋为钢管混凝土哑铃断面, 下部结构为整体式钢筋混凝土薄壁空心墩, 基础为钻孔灌注桩。引桥为连续箱梁和T 形梁。

　　琼州大桥于2000 年12 月开工, 2003 年5 月建成通车。

2 琼州大桥混凝土防腐设计

　　琼州大桥桥址位于南渡江下游段, 距入海口约7km, 属海洋环境影响区域, 河水水质受涨落潮的影响较大。勘察期间, 对桥址处的环境水进行水质分析, 每升水中含有CO2 侵蚀性物质20.5～29.1mg, 依据《公路工程地质勘察规范》( JTJ064- 98) 附录D 环境介质对混凝土腐蚀的评价标准, 根据水质分析结果判定, 环境水对混凝土具有分解类碳酸型弱腐蚀。

　　为延长混凝土的使用年限, 保证桥梁的正常使用,须采用耐腐蚀混凝土。设计中环境水腐蚀等级按中等腐蚀考虑。

2.1 琼州大桥混凝土防腐设计的依据

　　在2000 年琼州大桥设计时, 交通部新桥规涉及桥梁耐久性的具体要求尚未出台, 在防腐设计时, 主要依据为《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》( TB10210- 97) 。

2.2 耐腐蚀混凝土使用部位

　　根据国内外海工混凝土结构的使用经验, 混凝土结构中钢筋腐蚀最严重的是浪溅区, 依次是水位变动区、大气区。长期处于水下的混凝土结构由于缺乏供氧条件, 钢筋腐蚀较为缓慢。琼州大桥耐腐蚀混凝土使用部位为桩、柱、承台。

2.3 耐腐蚀混凝土施工要求

2.3.1 工程措施

　　(1) 混凝土外露面的边缘、棱角、沟槽均应呈圆孤形, 尽量减少棱角或突变, 避免应力集中。

　　(2) 钢筋混凝土外露不得裸露钢筋头, 混凝土必须密实, 不得有空洞。

　　(3) 混凝土采用机械拌制和机械振捣。

　　(4) 混凝土拌和物中氯离子含量最高限值按水泥重量的0.10%计。

　　(5) 良好的混凝土保护层是防止钢筋腐蚀的最重要的屏障, 应保证它具有足够的厚度而且密实。主筋净保护层厚度不得小于5cm, 其垫块强度、密实度应高于构件本体混凝土。

2.3.2 材料

　　(1) 水泥品种: 宜选用普通硅酸盐水泥( C3A<8%)并掺加粉煤灰。

　　(2) 最大水灰比不应大于0.5, 最小水泥用量不小于330kg/m3。

　　(3) 掺加2%的GF- 01 型阻锈剂。

　　(4) 混凝土抗渗级应达到S12。

3 琼州大桥混凝土防腐施工质量控制

3.1 桩基

　　(1) 提高混凝土标号, 采用双掺技术确保混凝土达到S12 以上, 以增加桩基耐久性, 保护钢筋。

　　(2) 按设计掺阻锈剂提高碱浓度, 保护钢筋并注意到减水剂与阻锈剂的相容性, 确定掺同一厂家的减小剂和阻锈剂。

　　(3) 确保钻孔水头高潮水位1.5m 以上和泥浆质量(掺聚丙烯铣铵或纯碱) 。

　　(4) 用!14cm 混凝土圆块, 每断面4 块, 来保证钢筋保护层。

3.2 承台

　　承台属大体积混凝土, 采取如下温控措施:

　　(1) 在保证强度的前提下, 控制水泥用量小于350kg/m3, 采用双掺技术减小水灰比, 延长凝结时间到20h, 碎石用量大于1150kg/m3。

　　(2) 拌和水加冰, 将碎石冲水降温, 设双层冷却管, 间距0.9m, 掺入适量片石, 选择下午5 时后浇注混凝土。

　　(3) 用冷却管循环水养护, 推迟拆摸时间。

　　(4) 确保抗渗等级达到S12 以上。

3.3 墩台、立柱

　　(1) 采用双掺技术确保墩台、立柱混凝土抗渗等级达到S12 以上, 抗压强度大于1.15 倍设计标号。

　　(2) 采用钢摸板, 并进行混凝土浇注工艺试验。

　　(3) 确保钢筋保护层厚度达到设计要求。

4 结语

　　(1) 建筑于海洋环境影响中的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁, 由于环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子渗入到钢筋周围, 达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜, 引起钢筋锈蚀削减其有效截面, 降低其粘结强度等受力性能, 使混凝土保护层顺筋胀裂, 是影响桥梁耐久性的主要灾害。钢筋腐蚀是混凝土结构耐久性降低甚至破坏的首要原因。

　　(2) 琼州大桥混凝土耐久性设计的基本措施是采用较厚的保护层厚度, 避免混凝土开裂和采用密实的优质混凝土, 同时在混凝土中掺加阻锈剂的附加特殊防腐蚀措施。琼州大桥下部结构自2001 年完工至今, 已超过5年, 目前未发现水位变动区, 立柱混凝土保护层受腐蚀的现象。这说明, 该桥下部结构混凝土耐久性设计是可行的。