【摘 要】本文结合申嘉湖高速公路乌镇南高架桥主跨砼防腐涂装的质量控制分析,介绍了桥梁砼的腐蚀机理、砼防腐蚀的涂料的选用、桥梁砼涂装配套方案,总结了桥梁砼防腐涂装的施工工艺及质量控制措施,为后续桥梁砼的防腐涂装施工控制提供参考。
【关键词】腐蚀机理 涂料 质量控制
0 引言
桥梁砼防腐作为桥梁耐久性的一个主要环节,目前已逐步被重视。进行桥梁砼防腐的主要目的是通过采取有效的防腐以减少在设计使用年限内桥梁砼裂缝的发生,从而保护砼内的钢筋,提高桥梁的使用寿命,同时能更好地提高桥梁的整体景观效果。
1 工程概况
申嘉湖高速公路是浙江省公路网规划“两纵两横十八连三绕三通道”中“十八连”中的一连。申嘉湖乌镇南高架桥位于嘉兴桐乡境内,主跨为系杆拱桥。为了有效保护砼内的钢筋,提高桥梁的使用寿命,同时能更好地提高桥梁的整体景观效果,对系梁直接被雨淋和太阳晒的部分砼进行了砼防腐涂装施工,并已取得了很好的效果。
2 桥梁砼的腐蚀机理
砼的碳化是砼所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气渗透到砼内,与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水,使砼碱度降低的过程称为砼碳化,又称作中性化,其化学反应为:
CA(OH)2+CO2=CACO3+H2O
水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使砼空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,其碱性介质对钢筋有良好的保护作用,使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4,称为纯化膜。碳化后使砼失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。可见,砼碳化作用一般不会直接引起其性能的裂化,对于素砼,碳化还有提高砼耐久性的效果,但对于钢筋砼来说,碳化会使砼的碱度降低,同时,增加砼孔溶液氢离子数量,因而会使砼对钢筋的保护作用减弱。由于空气中含有大量的氯离子,氯离子的渗透会极大地加剧砼结构的腐蚀。其过程如下:
(1)氯离子的侵入
在水分浸透的同时,由于碳酸气、氯离子的渗透引起砼的中性化;
(2)钢筋的腐蚀
由于侵入的水、气、氯离子等,钢筋被腐蚀。即使不中性化。钢筋表层所含磷分,也会使钢筋发生腐蚀;
(3)裂纹的产生
由于钢筋被腐蚀、体积膨胀(2 . 5 )倍,砼产生裂纹;
(4)强度降低
腐蚀物质从裂纹处进一步侵入,加速钢筋的腐蚀、体积膨胀,从而降低砼强度。总之,腐蚀会使造成砼结构的强度降低,从而大大缩短桥梁的使用寿命。采用防腐涂料施工对桥梁砼结构是一种行之有效的防蚀措施,可以起到以下主要作用:
(1 )在砼表面形成一层屏蔽阻隔层,以阻止氯离子、二氧化碳等腐蚀介质侵入砼造成腐蚀;
(2)对于已碳化、疏松和开裂的砼表面起增强作用;
(3 )通过涂装可使桥梁获得与周围环境景观相协调的色彩。
3 砼防腐蚀涂料的选用
由于砼属于强碱性建筑材料,因而要求砼防腐蚀涂料层具有良好的耐碱性、附着力和抗渗透性。另外,涂层本身如果还应具有良好的耐候性和长效性。对于海洋性气候条件下的桥梁砼结构,其表面涂层应具有极佳耐候性,耐日光紫线降解,耐盐雾及海洋大气腐蚀,在有效防护期内不出现严重粉化及变色、脱落、开裂等现象。根据JTJ275-2001《海港工程混凝土结构防腐技术规范》、GB0046-95《工业建筑防腐蚀设计规范》和GB50212-2002《建筑防腐施工及验收规范》等相关标准要求,环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氧化橡胶涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等被认为是适用的涂料品种,根据国内外桥梁砼防腐涂装的经验来看,笔者认为选用以下涂料可以获得良好的涂装效果。
3.1 渗透型环氧封闭底漆
由于砼表面和钢材相比较为疏松多孔,因而涂装渗透性封闭底漆以增强其表面强度,增加涂层与砼的附着力,还起到增加涂层封闭性和抗渗透性作用。环氧封闭底漆是一种高固体份低粘度的强渗透性抗碱底漆,它能深入渗透进砼,反映固化后锚固和封闭基面,为后道涂装提供良好表面。
3.2 环氧腻子补平层
由于砼表面凹凸不平,需采用腻子补平,环氧腻子具有极佳的附着力、耐碱性、耐腐蚀性和强度,是一种理想的补平材料,可以增加砼表面强度和涂层耐久性,提高涂层的抗渗透性。
3.3 屏蔽型环氧厚膜型中间漆
是一种高固体份厚膜中涂漆,具有极佳的附着力、耐碱性和抗渗透性,涂装后增加涂层的抗渗透性。
3.4 耐候性优异的脂肪族聚氨酯面漆
该涂料常作为各种恶劣气候条件下长效涂装系统的面漆,涂膜具有极佳的耐盐雾性、耐海洋大气腐蚀性,在强烈日光紫外线照射不易降解、粉化和变色,能使涂层长期保持良好外观。
4 涂装配套方案
桥梁砼涂装方案的确定要考虑以下因素:
4.1 所处腐蚀环境
包括水上、浪溅区、承重梁或路面等;
4.2 砼表面状况
桥梁建成后,如未对砼表面进行防腐处理,在经过若干年后,砼表面极易因腐蚀出现裂纹、松动、凹陷、孔洞等现象,随使用时间而程度不同;
4.3 防腐蚀是否有抗裂性设计要求
如果已出现砼内钢筋腐蚀造成砼开裂,涂装后不能防止涂层因砼的进一步开裂而出现裂纹,这将造成局部防腐涂装失效,在这种情况下,采用粘贴玻璃纤维布层提高涂层抗裂性能是必要的,对于桥墩,视原砼开裂程度和防腐设计要求,进行局部粘贴玻璃纤维布或整体缠绕都是可行的防裂措施;
4.4 防腐蚀设计年限要求及维修重涂间隔时间计划
对于新建的或腐蚀尚不严重的桥墩砼,笔者推荐的防腐涂装方案见表1 。
5 防腐施工工艺及质量控制措施
5.1 前期工作
5.1.1 表面处理
用电动角磨机打磨砼表面,除去表面疏松层。凿去胀裂或松动的砼。用水、有机溶剂等清洗砼表面,除去油脂 、污垢后自然干燥。
质量要求:冲洗后砼表面应洁净、牢固密实无松动,局部砼凸面磨平,方能进入下一工序。
5.1.2 对桥墩外露的钢筋和型钢进行表面除锈处理,涂刷环氧树脂防腐底漆二道。
5.1.3 对砼局部大的凹陷、孔油及裂缝处可以采用丙烯酸乳胶水泥砂浆进行局部修补,再用丙烯酸乳胶水泥腻子批刮,也可以先涂装环氧封闭底漆,然后用环氧腻子批刮补平。
5.2 封闭底漆施工
环氧封闭底漆为双组分,在使用前将甲乙组分混合后搅拌均匀后即可使用,要求涂刷完成涂膜干燥后,砼表面密实,有可见漆层。
5.3 环氧腻子施工
将环氧腻子按规定比例将甲乙组分混合搅拌均匀后,满刮一道,刮平表面。经过中间检查后进入下一工序。
5.4 环氧厚膜型中间漆施工
将环氧厚膜型中涂漆按规定比例将甲乙组分混合搅拌均匀后,可采用刷涂、辊涂或高压无气喷涂方式施工两道。
如需粘贴玻璃纤维布,应先铲除表面棱角毛刺,用砂布打磨平滑,去除浮灰。然后正确裁剪布并留有搭接余量,边刷涂料边铺贴布,贴布先上后下,贴实并赶尽气泡,不得皱褶。
5.5 脂肪族聚氨酯面漆施工
将面漆按规定比例甲乙组分混合搅拌均匀后,可采用刷涂、辊涂或高压无气喷涂方式施工两道。
参考文献
[1] 《海港工程砼结构防腐技术规范》JTJ275-2001
[2] 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB0046-95
[3] 《建筑防腐施工及验收规范》GB50212-2002