婁二召，陳曉華，吳春暉，林道通

（寧?？h水利局，浙江 寧海 315600）

1 問(wèn)題的提出

鋼筋混凝土材料廣泛應(yīng)用于水利工程中，但各種環(huán)境因素對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響[1-2]。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋主要承受外力作用下產(chǎn)生的拉力，鋼筋銹蝕破壞是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能減弱的重要因素。引起鋼筋銹蝕的因素主要包括碳化作用和氯離子的侵蝕[3]。在沿海工程中，由于海水中氯離子含量較高，鋼筋混凝土遭受腐蝕的現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，隨著腐蝕的加劇最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的破環(huán)，極大地縮短了工程的使用年限，限制其效益的充分發(fā)揮。

在混凝土中，鋼筋常由于高堿性環(huán)境在表面形成了一層鈍化膜，保護(hù)鋼筋免受腐蝕作用。在沿海工程中，氯離子的侵蝕是引起鋼筋銹蝕的最重要原因。環(huán)境中氯離子的侵蝕和積聚會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)堿性降低，進(jìn)而逐漸破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生銹蝕[4-6]。鋼筋銹蝕過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生膨脹性產(chǎn)物，從而導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂和保護(hù)層剝落，保護(hù)層的破壞，會(huì)進(jìn)一步加劇鋼筋的銹蝕[7]。

目前，在鋼筋表面涂一層環(huán)氧樹(shù)脂薄膜是一種常用且重要的防止鋼筋銹蝕的方法。將環(huán)氧樹(shù)脂噴涂于經(jīng)過(guò)預(yù)先處理和加熱的鋼筋表面，冷卻固化后在鋼筋表面形成致密連續(xù)惰性保護(hù)層，達(dá)到隔離鋼筋表面防止氯離子滲透腐蝕的效果。

2 工程概況

胡陳港水閘工程（包括胡陳港老閘）位于寧海三門(mén)灣，為典型的半封閉海灣，屬浙江沿海強(qiáng)潮區(qū)之一。本工程外海側(cè)海水氯化物含量為354.50 mg/L，所處環(huán)境屬Ⅲ-C、Ⅲ-D海洋氯化物環(huán)境，漲潮和落潮的高差6 ～ 8 m，水位變動(dòng)進(jìn)一步加劇海水對(duì)混凝土和鋼筋的腐蝕作用。根據(jù)工程地質(zhì)勘探所取潛水水樣的水質(zhì)分析結(jié)果，潛水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替下具有弱腐蝕性、長(zhǎng)期浸水具微腐蝕性。同時(shí)由于場(chǎng)地地下水水位埋深較淺，地下水位變化幅度較大，地下水位以上土層受毛細(xì)作用及雨水滲透影響，與地下水聯(lián)系密切，故場(chǎng)地淺層土對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)視同地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)。

基于工程所處環(huán)境，對(duì)本工程混凝土耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)。配筋混凝土耐久性基本要求是混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C40以上，同時(shí)需控制水膠比及氯離子含量。對(duì)可能受到氯鹽侵蝕的配筋混凝土表面和部位，浸涂防腐材料，并在混凝土中加入阻銹劑，其受力鋼筋采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋。

3 胡陳港老閘腐蝕問(wèn)題

水閘啟閉房的啟閉大梁、啟閉層樓板及板下梁、立柱、檢修層板橋等構(gòu)件，均出現(xiàn)不同程度的裂縫、鋼筋外露及碳化現(xiàn)象。其中啟閉機(jī)室樓板暴露于外海側(cè)部分腐蝕破壞較嚴(yán)重，檢修層板橋表面裂縫較多，檢修橋底梁混凝土剝落、鋼筋裸露銹蝕。部分胸墻上有混凝土剝落和鋼筋外露現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）。下游立柱剝蝕嚴(yán)重、有骨料外露并出現(xiàn)裂縫。

水閘所有閘墩的下游端頭處在水位以上部分混凝土有明顯的豎向長(zhǎng)裂縫，水面以下部分，混凝土表面沖蝕也較為嚴(yán)重。

水閘采用的是鋼筋混凝土板梁式平面閘門(mén)，閘門(mén)在常水位以下部分沖蝕均較為嚴(yán)重，閘門(mén)板間梁混凝土剝落、鋼筋裸露銹蝕（見(jiàn)圖2）。閘槽的混凝土表面剝落、受海水侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖1 胸墻上混凝土剝落和鋼筋銹蝕圖

圖2 閘門(mén)混凝土剝落和鋼筋銹蝕圖

在沿海環(huán)境下，由于海水的沖蝕，海水和水蒸汽中的氯離子的侵蝕以及碳化作用，水閘各部分結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土都受到了腐蝕作用，混凝土剝落，鋼筋裸露銹蝕，極大地降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。進(jìn)一步說(shuō)明在沿海工程中采取措施防止鋼筋銹蝕的重要性，因此在新閘設(shè)計(jì)建造中采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋。

4 環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的施工

與普通鋼筋相比，環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋在施工過(guò)程中增加了很多工藝要求。

（1）環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的采購(gòu)和貯存。本工程中涂層鋼筋通過(guò)工廠加工，經(jīng)第三方檢測(cè)單位對(duì)涂層厚度、連續(xù)性、可彎性和附著性檢驗(yàn)合格后，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。需根據(jù)工程具體進(jìn)度安排，采購(gòu)?fù)繉愉摻?，減少涂層鋼筋在施工現(xiàn)場(chǎng)的貯存時(shí)間，進(jìn)而減少涂層的損傷和老化。涂層鋼筋貯存時(shí)，鋼筋和地面及不同的鋼筋捆之間均需要用木條隔開(kāi)，避免相互摩擦引起鋼筋涂層的損壞，保留采購(gòu)時(shí)包裹在鋼筋表面的黑色塑料布，避免紫外線和沿海空氣中氯離子造成涂層的老化。

（2）環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的吊運(yùn)和搬運(yùn)。在吊運(yùn)時(shí)采用高強(qiáng)度的尼龍帶，根據(jù)鋼筋的長(zhǎng)度增加吊點(diǎn)數(shù)，防止鋼筋吊運(yùn)時(shí)出現(xiàn)較大的下垂變形，同時(shí)不宜采用鋼絲繩吊裝，因鋼絲繩和涂層間在大的擠壓力和摩擦力作用下，會(huì)導(dǎo)致涂層的損傷。在鋼筋搬運(yùn)時(shí)嚴(yán)禁拖、拉、拋、拽，避免對(duì)涂層的破壞[8]。

（3）環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的彎曲加工。在鋼筋彎曲機(jī)平臺(tái)面上鋪設(shè)毛墊層，根據(jù)支撐銷(xiāo)軸、中心銷(xiāo)軸和壓彎銷(xiāo)軸的尺寸，定制高強(qiáng)度的尼龍?zhí)淄?，若鋼筋直接和其他金屬接觸，涂層容易破損。在鋼筋彎曲機(jī)一側(cè)根據(jù)鋼筋的長(zhǎng)度搭設(shè)支撐架，避免鋼筋彎曲下垂至地面，架子與鋼筋接觸部分需包裹毛墊層。

（4）環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的綁扎。通過(guò)試驗(yàn)研究，在同等條件下，環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，和無(wú)環(huán)氧涂層的鋼筋相比降低10% ～ 20%[9]。根據(jù)JG/T 502 — 2016《環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋》等相關(guān)規(guī)范文件規(guī)定，在同等條件下，計(jì)算中取環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度為無(wú)環(huán)氧涂層鋼筋的80%，為保證環(huán)氧涂層鋼筋和混凝土之間的良好的粘結(jié)性能，環(huán)氧涂層鋼筋錨固長(zhǎng)度不小于無(wú)環(huán)氧涂層鋼筋錨固長(zhǎng)度的1.25倍。本工程中環(huán)氧涂層鋼筋錨固長(zhǎng)度取普通鋼筋設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度的1.25倍，受拉鋼筋綁扎長(zhǎng)度為1.50倍。工程中鋼筋的連接采用廠家提供的專(zhuān)用包膠鋁絲綁扎搭接，利用“X”型綁扎十字交叉的鋼筋，提高結(jié)構(gòu)的牢固性[10-11]。鋼筋結(jié)構(gòu)的定位必須采用環(huán)氧鋼筋。在鋼筋的綁扎和定位完成后，為防止對(duì)涂層造成破壞，不宜直接在鋼筋表面行走，如確實(shí)需要，必須采取鋼筋表面鋪設(shè)木板或者穿著軟底鞋等措施，防止對(duì)涂層造成破壞。

（5）涂層的修補(bǔ)。對(duì)于較大直徑的鋼筋在彎曲加工過(guò)程中，即使采用尼龍?zhí)淄?，由于較大的壓力和摩擦力，仍會(huì)對(duì)使涂層損傷，需除去鐵銹，用廠家配套的修補(bǔ)液進(jìn)行修補(bǔ)。鋼筋切割后的頭部也必須涂修補(bǔ)液。在混凝土澆筑前的驗(yàn)倉(cāng)過(guò)程中，需要進(jìn)行全面細(xì)致地檢查，保證所有鋼筋環(huán)氧涂層的完整性。

5 環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的經(jīng)濟(jì)效益

環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋需要對(duì)普通鋼筋進(jìn)行噴砂除銹、加熱、電離噴射、固化冷卻等各道工序的處理，才能在鋼筋表面形成1層0.15 ～ 0.30 mm的環(huán)氧樹(shù)脂保護(hù)層[12]。環(huán)氧樹(shù)脂和這些加工的工序都增加了環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的成本，該工程中采用的環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的價(jià)格約為普通鋼筋的2倍。同時(shí)為保證環(huán)氧涂層的質(zhì)量，需要第三方檢測(cè)單位對(duì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂涂層進(jìn)行厚度、連續(xù)性、可彎性和附著性檢測(cè)，涂層不得有孔洞及損壞。

與普通鋼筋相比，環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的施工相對(duì)復(fù)雜，為避免環(huán)氧涂層損壞，在吊運(yùn)時(shí)采用高強(qiáng)度的尼龍帶，貯存采用不透光的黑色塑料布，加工彎曲時(shí)需要為鋼筋彎曲機(jī)的中心銷(xiāo)軸和彎曲銷(xiāo)軸定制專(zhuān)門(mén)的高強(qiáng)度尼龍?zhí)淄?，涂層鋼筋的錨固長(zhǎng)度和綁扎搭接長(zhǎng)度都要比普通鋼筋長(zhǎng)，涂層鋼筋切割的頭部和損傷的部位也必須用配套的修補(bǔ)液進(jìn)行修補(bǔ)。這些都增加了環(huán)氧樹(shù)脂圖層鋼筋的成本，本工程中環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的制作安裝費(fèi)用約為普通鋼筋的2倍。

環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的使用在一定程度上增加了工程的建設(shè)費(fèi)用，但是該工程中環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋的制作安裝費(fèi)用只占工程總投資的5%，環(huán)氧樹(shù)脂涂層卻可以有效防止鋼筋銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，極大地延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用年限，減少由于維修加固所產(chǎn)生的費(fèi)用。因此總的分析，采用環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié) 語(yǔ)

在沿海環(huán)境下，由于海水的沖蝕，海水和空氣中氯離子的侵蝕以及碳化作用下，胡陳港老閘各部分結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土都受到腐蝕作用，在新閘的設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中必須充分考慮防腐措施。

在環(huán)氧鋼筋的施工過(guò)程中，采購(gòu)、貯存、吊運(yùn)、搬運(yùn)、連接、定位和修補(bǔ)等工序必須嚴(yán)格按照施工工藝和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，才能充分發(fā)揮環(huán)氧涂層對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，有效提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋會(huì)增加工程的投資建設(shè)費(fèi)用，但環(huán)氧樹(shù)脂涂層可以有效防止鋼筋銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，極大地延長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)的使用年限，具有巨大社會(huì)效益及可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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