張 壯

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

高速公路橋梁混凝土防撞護(hù)欄以其優(yōu)異的防護(hù)性能在我國高速公路橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，但在我國北方地區(qū)及高原地區(qū)等冬季降雪較多區(qū)域混凝土防撞護(hù)欄病害也與日俱增，如混凝土表面層開裂剝落、鋼筋外漏銹蝕等[1-2]。這些病害不僅影響護(hù)欄美觀，更影響了混凝土護(hù)欄的防撞能力，增加了安全隱患。做好橋梁混凝土護(hù)欄防腐工作在高速公路建設(shè)和運(yùn)營期間尤為重要。相關(guān)研究人員針對(duì)提升混凝土抗腐蝕性做了一系列的研究[3-5]。本文針對(duì)河北省高速公路特點(diǎn)提出了混凝土防腐技術(shù)措施。

1 病害分析

據(jù)調(diào)查，目前河北省高速公路橋梁混凝土護(hù)欄病害情況大致可分為兩個(gè)區(qū)域：保定-廊坊以北地區(qū)，混凝土護(hù)欄病害非常嚴(yán)重；保定-廊坊以南地區(qū)，混凝土護(hù)欄病害較為嚴(yán)重。津石高速公路位于河北省中部平原區(qū)域，橋梁混凝土護(hù)欄病害防治工作嚴(yán)峻，通過對(duì)河北省其他高速公路項(xiàng)目進(jìn)行考察交流，對(duì)混凝土護(hù)欄防腐技術(shù)進(jìn)行了深入研究。

通過對(duì)河北省已通車運(yùn)營高速公路橋梁混凝土護(hù)欄病害情況進(jìn)行研究可知，病害成因主要有三個(gè)方面原因：

(1)反復(fù)凍融。路面水由于車輛行駛而濺射在混凝土護(hù)欄上，由混凝土毛細(xì)空隙吸入混凝土護(hù)欄內(nèi)部，由于晝夜溫差較大，在夜晚低溫環(huán)境中混凝土內(nèi)部水結(jié)冰，體積膨脹，形成膨脹力，損傷混凝土，而白天氣溫上升和陽光照射，冰融化成水后繼續(xù)滲入混凝土，夜晚低溫再次結(jié)冰。在一定時(shí)期內(nèi)每天會(huì)發(fā)生一次凍融循環(huán)，經(jīng)過反復(fù)凍融循環(huán)后損傷會(huì)逐步擴(kuò)大。除此之外，混凝土毛細(xì)空隙之間的飽和蒸汽壓差和鹽分濃度差引起水分遷移形成滲透壓，也會(huì)損傷混凝土?；炷猎趦鋈谧饔孟掠赏庀騼?nèi)逐步破壞。

(2)鋼筋銹蝕。空氣中大量有害離子會(huì)隨降雨通過混凝土護(hù)欄宏觀及微觀缺陷進(jìn)入混凝土內(nèi)部，破壞鋼筋鈍化膜，形成“腐蝕電池”，加速鋼筋銹蝕，造成體積膨脹，破壞混凝土。另外部分混凝土碳化及混凝土護(hù)欄施工中存在缺陷，也加劇了鋼筋銹蝕現(xiàn)象。

(3)除冰劑腐蝕。冬季降雨降雪后路面結(jié)冰，養(yǎng)護(hù)工作中頻繁使用的除冰劑含有大量氯離子，車輛通過時(shí)，大量氯離子溶液濺射在混凝土護(hù)欄上，通過毛細(xì)空隙虹吸作用滲入混凝土內(nèi)部，當(dāng)水位和環(huán)境溫度變化時(shí)，浸入混凝土空隙中的鹽分析出，在一定條件下轉(zhuǎn)化為體積更大的結(jié)晶水合物，形成結(jié)晶壓力，破壞混凝土。同時(shí)，氯離子溶液浸入混凝土加劇了凍融破壞和鋼筋銹蝕破壞。

2 預(yù)防病害措施分析

為防止混凝土護(hù)欄表層混凝土病害，目前主要采取以下措施：

(1)混凝土護(hù)欄主要采用涂刷成膜類涂層進(jìn)行病害防治。成膜類涂料一般采用環(huán)氧類涂料和聚氨酯類涂料，這些涂料施工簡(jiǎn)單造價(jià)低廉，但是缺點(diǎn)顯著?；炷翗?gòu)件為多孔性基材，其溫變收縮等方面與此類涂層材料存在差異，導(dǎo)致此類材料涂層刷涂后極易產(chǎn)生鼓泡、剝落等現(xiàn)象。此類成膜性保護(hù)涂層使用壽命一般為3～5年，二次涂刷時(shí)需鏟除舊有涂層，施工難度明顯增大，特別是運(yùn)營期間更會(huì)造成重大安全隱患。

(2)混凝土護(hù)欄部分采用硅烷類防腐涂料進(jìn)行刷涂來預(yù)防病害。硅烷類防腐涂料一般為硅烷膏體和硅烷液體，廣泛用于港口等混凝土防腐工程，效果明顯，近年來部分高速公路混凝土護(hù)欄均采用硅烷類涂料進(jìn)行刷涂。硅烷類防腐涂料涂刷后會(huì)深入混凝土表層，與混凝土中硅離子形成聚硅氧烷，在混凝土表層形成憎水層，降低水和有害氯離子等的浸入。目前硅烷類防腐涂料國產(chǎn)化率較低，造價(jià)較高，市場(chǎng)中大量硅烷產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，使用后達(dá)不到預(yù)期效果，使用壽命很少能達(dá)到5年。

3 解決方案研究

如何有效地防治高速公路橋梁混凝土護(hù)欄病害并延長(zhǎng)其壽命的研究意義深遠(yuǎn)，許多單位和機(jī)構(gòu)做了很多科研工作。本文通過吸取借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，依托科研單位對(duì)材料、施工工藝進(jìn)行研發(fā)和改進(jìn)，就橋梁混凝土護(hù)欄防腐難題提出了新的解決方案。

通過對(duì)橋梁混凝土護(hù)欄和道路中央分隔帶新澤西護(hù)欄進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，中央分隔帶新澤西護(hù)欄病害明顯少于橋梁混凝土護(hù)欄。對(duì)護(hù)欄設(shè)計(jì)形式和施工控制進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，橋梁混凝土現(xiàn)澆護(hù)欄表面存在兩處明顯折線，施工中一般采用直立整體定型模，護(hù)欄鋼筋綁扎完成后直接支模澆筑，在彎折區(qū)域分層澆筑振搗。由于模板高度較高和鋼筋密度較大等原因造成現(xiàn)澆護(hù)欄彎折區(qū)域混凝土容易形成振搗不密實(shí)，存在氣泡或者振搗過度等問題，從而造成橋梁現(xiàn)澆混凝土護(hù)欄根部存在些許缺陷。預(yù)制混凝土護(hù)欄一般采用預(yù)制場(chǎng)集中生產(chǎn)，采用倒模施工，同樣造型的護(hù)欄在倒模施工中混凝土不易出現(xiàn)不密實(shí)或氣泡無法排除現(xiàn)象，以上原因?qū)е骂A(yù)制混凝土護(hù)欄在相同環(huán)境中病害明顯低于現(xiàn)澆混凝土護(hù)欄。

要解決現(xiàn)澆混凝土護(hù)欄易發(fā)生的病害問題，首先需要解決護(hù)欄本身的缺陷，再通過對(duì)現(xiàn)在主要應(yīng)用涂料進(jìn)行比選，選取合適的涂料涂刷以達(dá)到最優(yōu)防腐效果。通過調(diào)查可知，目前防腐涂料主要有兩大類，分別為成膜類涂料和硅烷類涂料。成膜類涂料由于本身特點(diǎn)無法和混凝土表面達(dá)到長(zhǎng)壽命粘附且容易破損脫落，但由于造價(jià)低廉施工方便，應(yīng)用率最高；硅烷類涂料有很大優(yōu)勢(shì)，但是造價(jià)太高且目前市場(chǎng)涂料質(zhì)量參差不齊，推廣難度大。通過調(diào)查目前在河北省北部部分高速公路正在試驗(yàn)性推廣應(yīng)用的“滲透+保護(hù)”的新型涂料可知其效果突出，造價(jià)較為合理。

新型“滲透+保護(hù)”涂料分為兩種材料，分別為納米滲透涂料和高分子聚合保護(hù)涂料。納米滲透涂料首先在混凝土表面涂刷，滲透入混凝土表面8～12 mm范圍，通過與混凝土內(nèi)部鈣鎂硅等離子形成結(jié)晶聚合物，在混凝土表層阻斷毛細(xì)孔形成不透水保護(hù)層；高分子聚合保護(hù)涂料在滲透層施工完成后涂刷，本涂層具有較好的伸縮性和粘結(jié)性，對(duì)混凝土表層有很好的保護(hù)作用。通過最早的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷5年觀測(cè)涂層未見破損，效果良好。通過延崇高速公路規(guī)模性推廣應(yīng)用，經(jīng)觀測(cè)，效果明顯優(yōu)于成膜性涂料。

4 結(jié)語

混凝土護(hù)欄病害一直對(duì)高速公路的管養(yǎng)造成困擾，造成病害的原因是多方面的，通過施工期的嚴(yán)格控制，結(jié)合新型防腐材料的應(yīng)用，混凝土護(hù)欄病害將得以有效控制。