盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术研究-报告简本

盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术研究

报告简本

1.项目研究的目的意义

本研究项目旨在通过调查，了解国内盐渍土的分布情况及目前国内外对盐渍土地区公路构筑物防腐及腐蚀病害的处治技术；深入研究造成盐渍土公路路基路面及相关构筑物损坏的机理；研究各种构筑物防腐蚀的处治方式及效能，从而为不同类型的公路构筑物提供防腐的建议。通过本项目的开展将减少公路腐蚀病害的发生率，提高了公路的质量水平，降低公路养护维修资金，使公路运输更好地为经济建设服务。

2.研究目标和技术路线

2.1研究目标

（1）盐渍土对水泥混凝土腐蚀破坏机理

●氯盐的腐蚀破坏作用

●硫酸盐的腐蚀破坏作用

选择不同盐渍土（氯盐和硫酸盐）地段2～3处腐蚀程度比较严重的桥涵采取样品，进行X射线分析、差热分析、CT电镜扫描分析，同时进行必要的室内不同盐类腐蚀破坏的模拟试验，通过分析、研究，确定不同盐渍土地区（氯盐和硫酸盐）桥涵及构造物的破坏机理和过程。

（2）盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀材料研究

●防腐蚀材料设计与试验

研究以不同品种水泥按不同水灰比配置的混凝土的耐腐蚀能力，试验

时选用抗硫酸盐水泥、专用抗腐蚀水泥等。

研究引气剂和密实剂对混凝土耐腐蚀的影响。

研究掺和料对混凝土耐腐蚀能力的影响，在试验中选用硅灰、矿渣微粉及粉煤灰。

●以氯盐为主的防护措施研究

1）最大限度的提高混凝土的密实性研究，如增加水泥用量，减少水灰比，增加减水剂、密实剂等。

2）钢筋阻锈剂。

3）混凝土外涂层。

4）其他特殊措施，例如采用特种钢筋（如环氧涂层钢筋）、阴极保护等。

●以硫酸盐为主的防护措施研究

1）提高混凝土的密实性研究。

2）不同水泥的抗硫酸盐腐蚀性能研究。

3）掺加硅灰、优质粉煤灰。

4）防硫酸盐添加剂。

5）混凝土外涂层。

6）浸涂或浸渍性涂层。

●桥涵及构造物防腐蚀的设计方法和施工工艺

根据室内试验结果，确定防腐蚀技术方案，选择2～3处进行实体工程试验，研究适用于盐渍土地区桥涵及构造物抗腐蚀材料的设计方法和施

工工艺，并对实体工程进行定期观测，抽取必要样品进行室内分析研究。

2.2技术路线

本研究的技术路线如下图2-1：

图 2-1 项目技术路线框图

具体内容如下：

（1）调研国内外盐渍土地区及沿海地区受海水侵蚀地区公路桥涵及构造物等工程防腐蚀技术研究现状；

（2）调查全国（重点调查西部）盐渍土地区公路桥涵及构造物由于腐蚀产生的病害状况，并分析病害主要原因；

（3）防腐室内研究，探索不同盐类及不同自然条件下，盐对混凝土侵蚀的规律；研发了防腐水泥混凝土，防腐涂料及防腐涂层结构。

（4）选择依托工程，研究盐渍土地区公路桥涵及构造物由于腐蚀原因产生病害的机理，验证室内研究成果，探索防腐施工工艺。

（5）结合试验工程所暴露出的问题，补充与完善室内试验研究；

（6）根据本项目研究成果，编写《盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术研究》的研究报告及鉴定资料。

3.室内试验研究

3.1耐盐腐蚀混凝土研究

在这部分室内研究中，探索了减水剂对混凝土流动性的影响；砂率对混凝土流动性、钢筋间隙透过性能的影响；增粘剂对混凝土流动性、抗离析性、钢筋间隙透过性能的影响。探索了混凝土成型方式、不同矿物掺料及其掺量，不同聚合物及其掺量对混凝土抗硫酸盐性能及氯离子扩散系数的影响。

3.2防腐涂料的研究

在这部分室内研究中，探索了防腐涂料的搭接裂缝能力、与基材的粘结强度、透水性、水蒸气透过性、氯离子渗透性、抗碳化性能、耐化学介质性能。在防腐涂料设计中探索了不同聚合物、水泥品种以及填充料对防腐性能的作用。根据公路构筑物所处盐渍腐蚀环境以及研究周期，设计了

耐腐蚀老化试验研究方法；通过试件不同龄期的质量、抗压强度、外观、硫酸根离子扩散系数、氯离子扩散系数、电通量、气渗性、碳化性、耐水性、耐老化性等变化，做出了复合涂层防腐效果及其保护作用预测。4.试验路工程

国道315线大柴旦至茫崖公路（绿草山至黄瓜梁段）沿线所经地区分为氯盐盐渍土地区和硫酸盐盐渍土地区，跨经中湿地基氯盐过盐渍土、潮湿地基氯盐过盐渍土和干燥地基硫酸盐盐渍土地带。选定K1034+650处的涵洞为试验工程，地区为干燥地基过强硫酸盐氯盐复合盐渍土。

试验中将涵洞墙身与八字墙分成了八个部分，分别做了五种防腐混凝土、三种防腐涂料，并做了传统施工方法、两道、三道、四道、包裹土工布等方法的处治。试验路施工前设计了防腐水泥混凝土与防腐涂料的施工工艺，并在工程中一一做了检验。最终，根据试验路施工记录及防腐效果长期观察结果，编制了《盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术研究》技术指南。

5.项目结论

（1）课题组于2004年8月29日至9月5日赴青海对盐渍土地区公路构筑物进行了调查，调查发现：一般未经设置防护隔离措施的混凝土，使用2～3年后，均受到严重破坏，甚至钢筋外露被腐蚀，混凝土失去强度；盐场架设管道的钢筋混凝土柱的保护层被破坏，有些地方钢筋外露、锈蚀；有些“旧桥”、“旧涵洞”的基础及桥墩出现不同程度的腐蚀破坏；公路及铁路沿线的水泥电线杆遭到侵蚀破坏，甚至连花岗岩里程碑也不例外；木

材不易被腐蚀，也发生材质变脆的腐蚀。

（2）通过野外实地调研及对盐渍土地区防腐混凝土研究现状的总结分析，深入了解了氯盐、硫酸盐对混凝土的腐蚀机理以及防止盐对混凝土腐蚀的机理。氯离子对混凝土的腐蚀主要是指对钢筋混凝土的腐蚀，其腐蚀作用包括破坏钝化膜、形成“腐蚀电池”、Cl-的去极化作用以及Cl-的导电作用；硫酸盐进入混凝土内部后与水泥石的某些成分反应，产生膨胀型产物，当膨胀应力达到一定程度时就会造成混凝土结构的破坏，这种腐蚀作用在不同条件下又有以下两种表现形式：化学腐蚀和物理腐蚀；硫酸盐对混凝土的化学腐蚀作用包括钙钒石膨胀破坏（Ettrigite expansion）、石膏膨胀破坏（Gypsum expansion）以及碳硫硅钙石（Thaumasite）腐蚀破坏；硫酸盐对混凝土的物理腐蚀作用是指在水位变化范围内或干湿循环区内的混凝土，在潮湿状态下，通过毛细作用吸进各种可溶性溶液，在干燥条件下经蒸发、浓缩而结晶，整个过程使毛细管产生很大结晶压力而导致混凝土破坏，这种由物理作用引起的侵蚀破坏其速度远比化学腐蚀破坏快，并且破坏的范围大都集中于干湿交替部位。

（3）自密实混凝土的基本配比

在固定水胶比为0.4，水泥用量为500～570kg/m3，砂率为0.45～0.50，减水剂（PC）的用量为0.4%～1.0%，增稠剂（PF500）用量为0.10%～0.15%时，配制出的混凝土可以达到自密实混凝土的要求。此时混凝土的坍落度在25cm以上，扩展度在60cm以上，阻滞率（blocking ratio）大于0.8，扩展速度可以控制在4～12s内，流空时间可以控制在4～7s内。