鋼筋混凝土作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建筑材料在橋梁工程中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用, 但是由于鋼筋銹蝕而導(dǎo)致的耐久性不足也給橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家建造鋼筋混凝土橋梁時(shí)間長(zhǎng), 出現(xiàn)的問(wèn)題也比較顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì), 早在1992 年, 美國(guó)因撒除冰鹽引起鋼筋腐蝕破壞而限載通車(chē)的公路橋梁約占1?4, 每年的維修費(fèi)用高達(dá)5 千萬(wàn)至2 億美元。英國(guó)、挪威、日本、加拿大和澳大利亞等一些國(guó)家在20 世紀(jì)60、70 年代建造的鋼筋混凝土橋梁現(xiàn)在大部分都已經(jīng)或輕或重地出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象。我國(guó)鋼筋混凝土橋梁的建設(shè)高潮開(kāi)始僅10 年左右, 鋼筋銹蝕帶來(lái)的危害尚沒(méi)有全面暴露出來(lái), 但部分橋梁鋼筋銹蝕破壞現(xiàn)象已經(jīng)初露端倪, 有些甚至非常嚴(yán)重, 如北京的西直門(mén)橋, 使用不到20 年就因鋼筋銹蝕而不得不報(bào)廢重建。鋼筋腐蝕已經(jīng)成為鋼筋混凝土橋梁破壞的首要原因。

鋼筋混凝土橋梁, 尤其是大中型橋梁, 設(shè)計(jì)壽命一般在80 年左右, 有些甚至100 年、120 年。保障橋梁結(jié)構(gòu)如此耐久的壽命, 除了正常維護(hù)、周期性更換部分附屬構(gòu)件以外, 主體結(jié)構(gòu)的耐久性更是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。從現(xiàn)有公路工程結(jié)構(gòu)的鋼筋腐蝕速度來(lái)看, 若不采取任何防腐蝕措施, 在南方高溫地區(qū), 3～ 4 年水泥混凝土保護(hù)層就會(huì)因?yàn)殇摻罡g而開(kāi)裂; 在北方低溫地區(qū), 4～ 5 年鋼筋就腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。橋梁結(jié)構(gòu)的這種老化速度, 很難滿足設(shè)計(jì)壽命的要求。一座大型橋梁, 造價(jià)動(dòng)輒幾千萬(wàn)元, 甚至上億元, 使用壽命與設(shè)計(jì)壽命如此大的差距, 本身就是一種巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失; 而且, 由于耐久性不足,橋梁結(jié)構(gòu)在正常使用期間的巨額維修費(fèi)用也會(huì)帶來(lái)沉重的財(cái)政負(fù)擔(dān)。

鋼筋腐蝕破壞如此廣泛而嚴(yán)重, 已經(jīng)在世界各國(guó)引起了密切關(guān)注。美國(guó)從20 世紀(jì)50 年代就開(kāi)始了氯鹽環(huán)境下鋼筋腐蝕的研究, 在80 年代中期專(zhuān)門(mén)針對(duì)公路工程在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施了“戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃”, 研究公路橋梁的鋼筋腐蝕問(wèn)題; 英國(guó)于20 世紀(jì)70 年代啟動(dòng)“海洋研究計(jì)劃”, 針對(duì)海洋環(huán)境中鋼筋混凝土的腐蝕進(jìn)行研究。我國(guó)工程界也越來(lái)越清醒地認(rèn)識(shí)到氯鹽環(huán)境引起的鋼筋腐蝕的嚴(yán)重性。在2002 年12 月中國(guó)工程院主持的水泥混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及耐久性會(huì)議上, 許多院士、專(zhuān)家也大力呼吁重視鋼筋銹蝕、尤其是氯鹽環(huán)境下的鋼筋腐蝕給國(guó)家、社會(huì)造成的危害。

鋼筋腐蝕的原因錯(cuò)綜復(fù)雜, 腐蝕機(jī)理主要可以分為兩種: 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。在氯鹽環(huán)境中的鋼筋腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕, 這種腐蝕的發(fā)生時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于水泥混凝土碳化引起的鋼筋銹蝕, 早期的鋼筋銹蝕破壞一般是由于氯離子的侵蝕引起的。這種腐蝕速度快且產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕, 不僅嚴(yán)重削弱鋼筋截面, 而且容易導(dǎo)致應(yīng)力集中, 尤其對(duì)于以承受疲勞和沖擊荷載為主的橋梁結(jié)構(gòu), 這種腐蝕的危害更為嚴(yán)重[。

怎樣才能避免或延緩水泥混凝土橋梁中鋼筋腐蝕破壞, 關(guān)鍵在于預(yù)防。之所以許多鋼筋混凝土橋梁銹蝕破壞如此嚴(yán)重, 沒(méi)有采取有效的防銹措施是最主要的原因之一。目前的防銹措施主要有防銹涂層法、陰極保護(hù)法、惰化鋼筋法和防銹水泥混凝土等方法。涂層法主要包括水泥混凝土表面涂層、水泥混凝土表面聚合物浸漬、鋼筋表面涂層等, 這類(lèi)方法主要通過(guò)設(shè)置致密層切斷氯離子或其他侵蝕介質(zhì)到達(dá)鋼筋表面的路徑從而達(dá)到防止鋼筋腐蝕的目的; 陰極保護(hù)法主要有犧牲陽(yáng)極、外加電流等方法, 這類(lèi)方法主要通過(guò)補(bǔ)償鐵原子失去的電子而達(dá)到防止鋼筋銹蝕的目的; 惰化鋼筋法主要通過(guò)采用不銹鋼筋、碳纖維棒等活性低的金屬或惰性材料部分或全部取代鋼筋。這些方法施工技術(shù)要求高, 工藝比較復(fù)雜, 后期維護(hù)費(fèi)用高, 目前大多應(yīng)用于大型復(fù)雜鋼筋混凝土橋梁的重點(diǎn)部位或構(gòu)件的輔助防腐, 普遍推廣還需要做許多工作。

防銹混凝土是通過(guò)在混凝土拌和物中摻加一定量的抑制鋼筋銹蝕的阻銹劑制作而成的, 這種混凝土通過(guò)調(diào)整阻銹劑的摻量可以滿足結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)的防止或延緩鋼筋銹蝕的要求。防銹水泥混凝土從根本上增強(qiáng)了鋼筋水泥混凝土橋梁防止銹蝕的能力, 正如人類(lèi)抵御疾病一樣, 打針吃藥是一種外在的補(bǔ)救措施, 增強(qiáng)體質(zhì)才是保持身體健康、延長(zhǎng)壽命的最根本途徑。實(shí)踐證明, 防銹水泥混凝土施工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效, 是應(yīng)用前景比較廣闊的一種阻銹方法, 近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。

阻銹劑是防銹水泥混凝土中發(fā)揮防銹作用的主劑, 其研究與工程應(yīng)用發(fā)展得非常迅速。目前, 市場(chǎng)上阻銹劑種類(lèi)繁多, 效果各異。為便于廣大公路工程技術(shù)人員掌握阻銹劑的技術(shù)內(nèi)容和使用要求, 規(guī)范阻銹劑在公路橋梁工程中的合理應(yīng)用, 達(dá)到改善水泥混凝土橋梁耐久性能的預(yù)期效果, 本文結(jié)合交通部2006 年發(fā)布的《公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應(yīng)用技術(shù)指南》中有關(guān)阻銹劑的內(nèi)容, 對(duì)應(yīng)用于公路橋梁工程的阻銹劑的適用范圍、性能要求、用量以及施工技術(shù)控制指標(biāo)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

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