黃 坤,曹 峰
(吉林建筑科技學(xué)院,長(zhǎng)春 130114)
根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略部署,我國(guó)制定了《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃》(2013-2030),該規(guī)劃是公路交通基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期布局規(guī)劃,體現(xiàn)了我國(guó)發(fā)展綜合交通運(yùn)輸?shù)膽?zhàn)略方針,是指導(dǎo)國(guó)家公路長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。而道路遇到江河湖泊或山谷深溝等就需要修橋,因此路橋具有同樣重要的意義。在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中,人們不僅要對(duì)路橋設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,還要對(duì)其進(jìn)行合理的防腐防護(hù),這樣才能保證路橋的安全質(zhì)量,延長(zhǎng)使用壽命,這就要求人們更加注重對(duì)混凝土的防腐處理[1]。
路橋工程材料是道路和橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的物質(zhì)條件,其品質(zhì)和類型決定了路橋工程的使用性能和服務(wù)壽命。縱觀我國(guó)公路路面的發(fā)展歷程,從低級(jí)的砂石路面、渣油路面到高級(jí)的瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面,道路工程材料的進(jìn)步與發(fā)展,支撐了路面性能的提升與結(jié)構(gòu)形式的革新。隨著交通事業(yè)的不斷發(fā)展,人們對(duì)路橋工程材料提出了更高的要求,科學(xué)選擇路橋工程材料,合理進(jìn)行設(shè)計(jì)與利用,是保障和提高路橋工程質(zhì)量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
在路橋工程的使用環(huán)境中,行車荷載和自然因素對(duì)道路路面結(jié)構(gòu)的作用,會(huì)隨著深度的增加而逐漸減弱,對(duì)于材料的強(qiáng)度要求、承載能力以及穩(wěn)定性要求也逐漸降低,因此路基以上采用不同質(zhì)量、不同規(guī)格的材料,通常由下而上鋪筑,結(jié)構(gòu)層是由墊層、基層和面層等組成。墊層位于基層和路基之間,其主要作用是改善路基的濕度和溫度狀況,減少路基變形,通常在季節(jié)性冰凍地區(qū)或土基水溫狀況不良的路段中設(shè)置,保證面層和基層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗凍能力,其需要具備足夠的水穩(wěn)定性。墊層常用碎石、礫石混合料、結(jié)合料穩(wěn)定類混合料等材料;基層位于面層之下,主要起到傳遞荷載的豎向應(yīng)力的作用,此層的材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度以及擴(kuò)散應(yīng)力的能力,應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性和耐沖刷性,保證面層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,常用的材料有穩(wěn)定類混合料、碎石礫石混合料、天然砂礫、碾壓混凝土和瀝青穩(wěn)定集料等;面層直接承受荷載,并受到自然環(huán)境中溫度、濕度變化的直接影響,因此面層材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性等,其層面常用的材料主要是瀝青混合料、水泥混凝土、粒料和塊料等[2]。
橋墩和橋樁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、承載能力、抗?jié)B透性、抗凍性和抗腐蝕能力,以抵抗外部環(huán)境介質(zhì)的侵蝕;橋梁的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足有的強(qiáng)度、抗沖擊性及耐久性等,橋面鋪裝層一般使用瀝青混合料和各種防水材料等。
材料的礦物成分和組成結(jié)構(gòu)決定了材料的特性,對(duì)其技術(shù)性能有顯著的影響。各類混合料中,組成材料的相對(duì)質(zhì)量和比例影響材料的組成結(jié)構(gòu)狀態(tài),這種狀態(tài)決定了混合料的基本技術(shù)性能,包括物理性能、力學(xué)性質(zhì)、耐久性和工藝性等。
某些不利氣候條件對(duì)混凝土路面損壞極大。例如,我國(guó)北方冬季寒冷,路面的積雪、冰凍連續(xù)不斷,使得在清雪過(guò)程中不得不用融雪劑,而融雪劑的主要成分包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等添加劑,會(huì)產(chǎn)生鹽凍、鹽蝕,嚴(yán)重破壞混凝土路橋面,并逐漸向內(nèi)滲透。大風(fēng)、酸雨也在一定程度上加快了對(duì)路橋的腐蝕。由于混凝土結(jié)構(gòu)本身具有一定的吸水性,而水又通過(guò)凍融循環(huán)對(duì)混凝土路面造成持續(xù)破壞。其次,路橋本身需要承受一定的荷載,某些特定時(shí)間、交通量較大區(qū)域或者重型卡車超重等會(huì)導(dǎo)致混凝土路橋路面出現(xiàn)變形、裂縫、表面大面積脫落等情況。
路橋材料多為混凝土材料,特別是橋梁構(gòu)建在建造時(shí)存在一定的技術(shù)工藝缺陷。例如,會(huì)存在一些細(xì)小的縫隙沒(méi)有處理得當(dāng),又如結(jié)構(gòu)縫、抗震縫、沉降縫、伸縮縫等漏水造成的鋼筋腐蝕、保護(hù)層脫落等情況的出現(xiàn),這在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)影響路橋的安全質(zhì)量,縮短使用壽命。
外在原因和內(nèi)在原因給路橋帶來(lái)的破壞較大,人們要特別重視對(duì)鋼筋混凝土的防腐處理、養(yǎng)護(hù),鋼筋混凝土的防水防腐及養(yǎng)護(hù)是提高路橋耐久性的有效途徑。
道路橋梁防腐工程主要包括混凝土結(jié)構(gòu)防腐、鋼結(jié)構(gòu)防腐、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐、木結(jié)構(gòu)防腐和瀝青混凝土防腐[3-4]。如今,路橋工程中應(yīng)用的防腐措施可以分為兩大類,一類是利用基本措施防腐,例如,提高混凝土的密實(shí)度,采用耐候鋼、合金鋼、采用合適的保護(hù)層厚度,利用材料本身的性能抵御外界的腐蝕;另一類是利用附加措施防腐,如增加表面面層防護(hù)、利用陰極防護(hù)技術(shù)、噴涂鋼材阻銹劑等。
硅類防水、防腐技術(shù)是國(guó)外廣泛應(yīng)用的技術(shù)方案,它主要用于公路、高架橋等的防腐處理。國(guó)內(nèi)引進(jìn)和我國(guó)自行研制的硅烷防水劑、DPS 永凝液、TS防水防腐劑、1500 防水劑等,在北京、上海等地都得到了廣泛的應(yīng)用,實(shí)踐證明這些應(yīng)用取得了良好的效果。
在路橋的建設(shè)和使用過(guò)程中,最嚴(yán)重的腐蝕就是鹽蝕和堿蝕,人們要對(duì)各種腐蝕進(jìn)行仔細(xì)分析,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況提出有效的防腐措施。首先就是需要建立剛性的防水機(jī)制。在路橋的建設(shè)工程中,水分對(duì)路面的影響特別大,同時(shí)也是導(dǎo)致路橋出現(xiàn)鹽蝕和堿蝕的罪魁禍?zhǔn)住榱擞行П苊膺@種情況,人們應(yīng)該構(gòu)建防水機(jī)制,其間可以采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),開(kāi)展防水施工和防水處理,或在滲透層放置防水材料,減少水分的侵入,提高路橋的防水性能,降低出現(xiàn)鹽蝕和堿蝕的概率。其次,人們?cè)谔幚磉^(guò)程中還可以利用透明涂膜,它的特點(diǎn)是防水耐水、有彈性、質(zhì)地柔軟,可以起到隔離的作用,隔絕腐蝕物和混凝土的接觸。
路橋建成通車后,要經(jīng)歷很長(zhǎng)一段的使用過(guò)程,隨著時(shí)間的推移,其使用功能不斷下降,同時(shí),各種病害也日益加重。為了保障道路行駛安全,路橋養(yǎng)護(hù)就顯得尤為重要,如何采用科學(xué)的、合理的養(yǎng)護(hù)技術(shù),優(yōu)化路橋養(yǎng)護(hù)管理,延長(zhǎng)路橋使用壽命,已經(jīng)引起人們的重視。一般情況下,在路橋建成后早期,路面狀況良好,維護(hù)工作以日常維護(hù)為主,隨著時(shí)間增長(zhǎng),病害出現(xiàn)并發(fā)展,會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)和承載能力有一定程度的影響,就應(yīng)采用大、中修養(yǎng)護(hù)手段來(lái)恢復(fù)路面行駛功能。
對(duì)于混凝土構(gòu)件而言,防腐處理好之后,還需要對(duì)其進(jìn)行定期的檢查與養(yǎng)護(hù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損的位置并對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ),對(duì)破損口進(jìn)行全面的檢查,如果出現(xiàn)表面粉化、裂紋等現(xiàn)象,就需要利用噴燈消除原有破損涂層并重新進(jìn)行涂層。
因此,人們應(yīng)考慮多重因素,同時(shí)根據(jù)地理位置、季節(jié)、周圍環(huán)境和溫度變化等,選擇合理的施工工藝,做到因時(shí)制宜、因地制宜,采用有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)方法。例如,可以選用樹(shù)脂類有機(jī)物或石油乳劑對(duì)裂縫進(jìn)行處理,其最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠封住細(xì)小孔洞和一些裂縫,延長(zhǎng)瀝青的使用時(shí)間,從而保證路橋管理養(yǎng)護(hù)工作的有效進(jìn)行,提高路橋的使用壽命。
在路橋的建設(shè)和使用過(guò)程中,解決好其腐蝕性問(wèn)題是工作的重中之重。因此,人們應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況、區(qū)域特點(diǎn),分析防腐蝕的因素,利用科學(xué)有效的防腐蝕材料和處理方法,做好防腐工作,這樣才能夠保證路橋的使用質(zhì)量與安全,提高耐用性,同時(shí)做好管理與養(yǎng)護(hù)工作,促進(jìn)我國(guó)道路橋梁的可持續(xù)發(fā)展。