杭州湾大桥混凝土结构耐久性方案介绍课件.ppt

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1、杭州湾大桥混凝土结构耐久性方案介绍Content杭州湾大桥概况及环境腐蚀因素welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience杭州湾大桥工程概况杭州湾跨海大桥是我国“五纵七横”国道主干线中同江~三亚沿海大通道（简称同三线）跨越杭州湾的便捷通道。它加强了上海与浙江沿海深水良港的联系，支持了上海国际航运中心的建设，项目建成后，是具有重要战略意义的国道主干线的重要组成部分。环境腐蚀因素杭州湾地区码头和港区附近无掩护,水域宽广,

2、风大、浪高、流急,潮差大,腐蚀环境相对恶劣。从调查结果看,混凝土碳化深度较浅,尚未达到钢筋表面,钢筋锈蚀不是由碳化引起的。调查中,未发现因碱骨料反应、硫酸盐腐蚀等引起的混凝土破坏。环境腐蚀因素混凝土中氯离子含量较大,有些部位已超过了氯离子临界浓度,因此氯离子的侵入是导致钢筋锈蚀的主要原因。混凝土保护层不足,锈蚀严重的纵梁底等均为严重偏筋的部位,如果混凝土保护层厚度能保证达到设计厚度70mm,根据实测氯离子渗透深度和含量,构件腐蚀就不会如此严重。混凝土结构耐久性在海洋环境钢筋锈蚀往往是引起混凝土破坏最早和最严重的

3、因素,钢筋混凝土结构使用寿命一般被定义为钢筋锈蚀开始的时间,如何延缓混凝土中钢筋锈蚀是提高混凝土结构耐久性的关键。杭州湾大桥耐久性方案从材质本身的性能出发,以提高混凝土材料抗氯离子渗透为根本,并辅以外加涂层等补充措施。目前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程的主要措施如下：提高钢筋的保护层厚度是提高混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的办法。但保护层厚度不能不受限制地增加,当保护层过厚时,会导致混凝土出现裂缝反而降低其对钢筋的保护。(1)提高混凝土中钢筋的保护层厚度混凝土表面涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触

4、的特点,是降低氯离子渗透速率和降低混凝土碳化速率的有效辅助措施。但表面涂层会在环境的作用下逐渐劣化而失去其功效。(2)混凝土表面涂层阻锈剂能有效阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏。阻锈剂的掺量应综合氯化物的预期含量、生产厂家的建议等多方面的因素确定。(3)应用阻锈剂钢筋表面外涂环氧树脂。环氧涂层钢筋是一种在普通钢筋表面静电喷涂一层环氧树脂薄膜的钢筋,涂层厚度一般在0.15～0.30mm。其作用就是通过涂层隔离钢筋与腐蚀介质的接触来达到防腐的目的。在钢筋表面涂层控制良好的情况下,涂层钢筋能有效地延缓钢筋锈蚀的开始

5、。涂层钢筋在美国已有较多应用,在英国也被接受和采用。但环氧涂层钢筋对施工的要求相对较高,同时价格也较贵。(4)钢筋表面用致密材料涂覆阴极保护方法是通过电化学方法强迫保护钢筋。混凝土阴极保护系统技术方法要求较为复杂,制造、安装和维护费用昂贵且稳定性不高,一般不推荐使用该项措施。(5)阴极保护所谓高性能混凝土(HPC)与长期以来使用的普通混凝土并没有本质的差别。它与普通混凝土的差别在于通过掺入粉煤灰、高炉矿渣、微硅粉等掺料,来提高混凝土在特定条件下所需要的特定性能,如高弹性模量、低渗透性以及抵抗某些类型破坏的性能。

6、(6)高性能混凝土杭州湾大桥混凝土结构耐久性方案构思杭州湾大桥耐久性方案从材质本身的性能出发,以提高混凝土材料抗氯离子渗透为根本,并辅以外加涂层等补充措施。不同结构的初步防腐方案如下。(1)钻孔灌注桩由于钻孔灌注桩的混凝土靠自重压密,因此其密实性难以与经过振捣密实的混凝土相比,为增加钻孔灌注桩的防腐性能,可适当增大钢筋保护层的厚度,采用高性能混凝土,并保留施工用钢护筒。表1钻孔灌注桩具体方案在桩基施工过程中须避免海水中氯离子的引入,使得水位变化区的桩身混凝土初始氯离子浓度小于0.06%,否则应在此部位的混凝土中

7、掺加钢筋阻锈剂。(2)承台的防腐蚀措施海上承台主要位于水位变化区和浪溅区,而陆地上承台按大气区的要求考虑其耐久性,具体方案见表2。表2承台防腐方案方案承台体积较大,混凝土等级相对较低,处在腐蚀环境恶劣的水位变化区和浪溅区,因此需较大的保护层厚度才能满足混凝土耐久性要求,初步选用的保护层厚度为90mm。较大的保护层易使混凝土表面开裂,如承台侧面无围堰防护,则可采用纤维混凝土或增设防裂钢丝网。(3)桥墩的防腐措施桥墩的大部分位于浪溅区,一部分位于大气区,其防腐蚀措施见表3。表3桥墩防腐方案墩柱外部均采用硅烷类涂层,

8、其老化年限为15年,并且在10年内海水中的氯离子不会向混凝土中渗透,而混凝土的氯离子扩散系数在10年后将再变小1个～2个数量级,为安全起见按氯离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s计算,则混凝土的使用寿命可达100年以上。浪溅区范围内墩身钢筋应力较大处,裂缝宽度不易控制,可考虑采用环氧树脂钢筋。(4)混凝土箱梁的防腐措施箱梁分为现场浇筑,预制整孔架设和预制节段拼装,箱梁均位于大气区,