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海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性

技术措施分析

随着社会发展的需求与技术的进步，使得公路桥梁的建设由内陆

水环境延伸为沿海甚至跨海环境，在新环境的要求下，钢筋混凝土桥

梁的防腐耐久性技术日趋重要。然而处于海水环境中的钢筋混凝土桥

梁结构,由于氯盐环境的影响导致结构内的钢筋极易锈蚀,进而大幅度

降低了桥梁的使用寿命,对结构的安全也带来了危害。据工业发达国家

报道，钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内，使用寿命

大幅缩短，结构大量返修，造成的损失往往能达到总投资的40％。

本文主要分析了海水环境下桥梁结构腐蚀的原因,并就海水环境

下的桥梁结构防腐耐久性技术措施从结构形式、构造及材料选择等几

个方面进行分析论述。最后,针对北方海洋环境下桥梁的设计和施工,

提出具体的提高桥梁抗腐蚀性的技术措施。

一、海水环境下的桥梁结构腐蚀原因分析

一般来讲,砼内部的高碱性能使钢筋表面形成一层钝化膜,保护钢

筋免受锈蚀。而钢筋锈蚀往往也就开始于其表面钝化膜的破坏。在海

水环境下,它的破坏主要有以下原因导致:

首先是供氧不足。一般来讲,钢筋表面钝化膜要保持良好需要一定

浓度的氧流量(一般为0.2~0.3mA/m2),而水下环境的氧流量一般很低,

进而导致钝化膜的厚度逐渐减小直至完全消失,导致钢筋非常缓慢的

腐蚀。

再有,海水环境下的桥梁结构由于经常与海水接触并处于潮湿环

境中,因各种原材料挟进砼中的氯离子以及海水中的大量氯离子不断

渗入到钢筋周围,当此氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开

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始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀,削弱其有效断面,并

引起膨胀,进而破坏砼保护层,形成恶性循环,加速砼结构破坏,使桥梁使

用寿命受到严重威胁。因此,必须进行防腐蚀耐久性设计,保证砼结构在

设计使用年限内的安全和正常使用功能。

二、桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计

桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计,应针对结构预定功能和

所处的环境条件,选择合理的结构形式、构造和抗腐蚀性、抗渗性好的

优质砼;对处于浪溅区和水位变动区的桥梁下部结构,宜采用高性能砼,

或同时采用特殊的防腐措施,同时宜采用焊接性能好的钢筋。

首先,从结构形式和构造上看,处于海水环境的桥梁结构,构件截面

几何形状应简单、平顺,减少棱角,以避免结构断面的突变而导致应力集

中。结构构件应方便施工,易于成型。结构形式应便于对桥梁关键部位

进行检修和维护,应设置必要的检测、维护和采取补充保护措施的设施

和通道。同时,对处于腐蚀较严重部位的构件,应考虑其易于更换的可行

性。

从具体构造上考虑,由于配筋的密集将导致砼浇注不均匀,使砼拌

和物在浇注中出现离析,从而导致砼的不密实或呈蜂窝状。因此,桥梁的

上下部构件中钢筋间距应能保证砼浇注均匀和捣实,应保证其最小间

距不小于5cm,当配筋量较大时,也可考虑受力钢筋并置的构造措施。

对结构断面突变处,除按受力需要设置必要的受力钢筋外,还应充

分考虑该断面出现应力集中的可能性,应设置充足数量的构造钢筋。另

外,对于跨越施工缝的位置应设置必要数量的骑缝构造钢筋。构造钢筋

面积的最小值应不低于构件截面积的0.05%,间距不宜大于25cm。

对大吨位支座或预应力锚下等集中力作用的暴露部位应验算局部

拉应力,必要时应采取特殊的防腐措施。

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桥梁下部结构中可能受到船舶、漂流物、流冰或海水冲击异常剧

烈的部位,应配置附加钢筋或采用纤维砼,必要