震后交通基础设施重建技术系列指南之十.docx

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震后交通基础设施重建技术系列指南之十

震后交通基础设施重建技术系列指南之十

盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术指南

目录

1一般规定1

1.1盐渍土地区公路养护维修及环境保护1

1.2适用范围1

1.3处治分类1

1.4一般术语2

1.4.1盐渍土2

1.4.2腐蚀及其防护范围2

1.4.3自密实混凝土2

1.4.4防腐涂料2

1.4.5防腐涂层结构3

1.5其他3

2防腐必要性的判定与勘察3

2.1已建水泥混凝土砌筑体腐蚀现状调查3

2.2桥涵以及构筑物腐蚀路段的资料收集3

2.3桥涵以及构筑物腐蚀路段的勘测4

2.3.1勘测方式4

2.3.2取样地点及频率4

2.3.3勘测要求与内容4

2.3.4资料要求5

3盐渍土地区公路构筑物的腐蚀治理技术5

3.1基本原则5

3.2盐渍土地区公路桥涵及构筑物防腐蚀技术措施应用6

3.3原材料7

3.4自密实混凝土的施工7

3.5构筑物的表面防护10

附表1盐渍土地区土（水）样检测表12

参考文献13

图表目录

表31硫酸盐地区公路构筑物防腐措施应用表6

表32氯盐地区公路构筑物防腐措施应用表7

1一般规定

1.1盐渍土地区公路养护维修及环境保护

在我国西北地区，由于分布着大量以硫酸盐和氯盐为主的盐渍土，在恶劣的气候条件下，盐渍土的盐类腐蚀和盐结晶膨胀腐蚀非常严重。

并具有路用物理力学及化学性质的特殊性，高浓度晶间卤水或者盐渍土壤对混凝土的侵蚀作用异常剧烈。

除了环境水中硫酸盐和氯盐对水泥石的强烈化学作用之外，在结构的干湿变化部位，由于叠加了盐类结晶膨胀物理破坏的因素，大大加速了混凝土的破坏进程。

因此，盐渍土地区的公路建设各有关规定和规范之外，还须对混凝土地防腐性能给予高度关注，在条件许可时采取特殊对应措施，减轻乃至根除腐蚀对公路构筑物的破坏作用。

1.2适用范围

本指南所述内容为盐渍土地区公路构筑物防腐技术。

因此，本指南可作为公路各施工规范在盐渍土地区有关构筑物防腐的补充。

1.3处治分类

盐渍土地区公路桥涵及构造物防腐蚀技术研究分为四部分：

适用于盐渍土地区公路桥涵及构筑物的耐盐腐蚀自密实混凝土；适用于盐渍土地区公路桥涵及构筑物表面的防腐涂料；适用于盐渍土地区公路桥涵及构筑物的防腐结构物。

1.4一般术语

1.4.1盐渍土

盐渍土是不同程度盐碱化土的总称。

在公路工程中一般指地表下1.0米内土中易溶盐含量平均大于0.3%的土。

当土中易溶盐含量均大于0.1%时，就会对公路间水泥制品及钢材制品产生严重腐蚀，有条件时，应采取防护措施。

1.4.2腐蚀及其防护范围

土体中的易溶盐对组成公路构筑物的水泥混凝土制品、粘土制品和金属制品等产生的腐蚀。

1.4.3自密实混凝土

免振捣自密实混凝土是一种具有高性能和较好耐久性的高性能混凝土，用化学外加剂分散作用代替了机械振捣作用，制备时通过外加剂、胶接材料和粗细骨料的选择与掺配和精心的配合比设计，使混凝土产生流动，同时采用一定比例的活性掺料，保证了混凝土的密实性，提高了防止盐分侵入的能力，使得结构的耐久性得到提高。

1.4.4防腐涂料

在混凝土表面应用的涂层，能够有效阻隔盐渗入混凝土中，避免钢筋混凝土被腐蚀。

混凝土属于强碱性的建筑材料，采用的防腐涂料应具有良好的耐碱性、附和性和耐腐蚀性。

底层涂料应具有良好的渗透能力；表层涂料具有不少于10a的抗老化性。

1.4.5防腐涂层结构

具有附着、透汽、防盐侵入及装饰功能的一体化结构物。

1.5其他

本技术指南未作规定的，参照现行设计、施工、养护等规范执行。

2防腐必要性的判定与勘察

盐渍土地区公路构筑物是否需要采取防腐措施，应根据公路所经路段的地区，含盐数量和种类，已建水泥混凝土砌筑防腐蚀技术调查等因素综合确定。

2.1已建水泥混凝土砌筑体腐蚀现状调查

公路所经路段各行各业所建水泥混凝土砌筑体是否存在盐腐蚀病害，应成为欲建公路是否应采取特殊防腐措施的主要依据。

混凝土受腐蚀与否的鉴别方法主要靠表观、颜色、锤击等来鉴别。

新鲜的水泥砼颜色呈灰、白色，致密，坚硬。

受腐蚀的水泥砼颜色异常，疏松，用小锤敲击时剥落比较严重。

表面粗化、露石、沿配筋方向有条状鼓突，开裂或变色。

2.2桥涵以及构筑物腐蚀路段的资料收集

对已明显发生腐蚀的路段，和具有发生病害及环境破坏趋势的路段，应首先在室内收集原路段设计前的勘测资料、设计资料以及路段现状的勘测资料，收集的内容见《公路工程地质勘测规程》（JTJ064-98）及《铁路工程水文勘测设计规范》（TB10017-99），具体包括各类型盐渍土的分布范围、含盐特征、地下水、地面水及公路破坏状况，植物生长情况等。

当搜集的资料不能完整地反映道路病害及环境破坏路段的工程地质时，应根据规范补做勘测。

2.3桥涵以及构筑物腐蚀路段的勘测

2.3.1勘测方式

为有针对性地制定道路构筑物防腐措施，必要时应对路段进行勘测。

勘测可采用开挖探坑、取土样或水样检测以及路段路用性能、排水状况、环境情况调查的方式进行。

2.3.2取样地点及频率

（1）对设置水泥混凝土等构件（水泥混凝土路面、构筑物、支档结构等）之路段均应进行以防腐为目标的检测。

（2）对路表明显发生病害的路段，挖除破坏处面层及垫层后，取路基顶部、路基顶部以下20cm、40cm、80cm处土样各3份，同一水平面的土样间隔不小于1m。

（3）对道路构筑物明显发生盐蚀的路段，取构筑物旁地表、地表以下20cm、50cm处土样3份（开挖后，取土处有明水浸泡时，还应取该位置水样一份），同一水平面的土样间隔不小于1m，地表水样间隔不小于1.5m。

2.3.3勘测要求与内容

（1）路侧土样，须取未扰动土；每份土样不少于100g，水样不少于200～300ml。

（2）取样试验检测的内容

一般土：

含盐量、含盐种类、密度。

细粒土：

含盐量、含盐种类、密度（毛细水上升高度、毛细水上升速度）。

其中，毛细水上升高度和速度两项可根据病害情况确定是否需要检测。

一般情况下，当病害路段屡修屡坏时，在最不利季节应取样检测。

试验时可将附表1作为试验纪录表。

（3）水中构筑物设置点。

须测取水中含盐量、含盐种类,溅浪（洪水频率5%）影响高度。

2.3.4资料要求

（1）收集的区域地质、水文地质、气象及道路原始勘测资料。

（2）调绘的原始资料，勘探成果资料，试验成果资料，整理统计分析资料。

3盐渍土地区公路构筑物的腐蚀治理技术

3.1基本原则

盐渍土地区公路构筑物的腐蚀是由易溶盐的侵蚀作用引起的，因此只要切断盐分与混凝土接触的途径，就能有效阻止或延缓公路构筑物的防腐蚀进程。

通过盐渍土地区公路构筑物的腐蚀机理研究，根据工程中的经验，我们归纳出了盐渍土地区公路构筑物防腐技术的三字方针——“隔、阻、缓”，即主要归纳为以下几个途径：

第一，隔。

即隔断盐分与混凝土以及钢筋的直接接触途径；

第二，阻。

即阻止盐分向混凝土内渗透的速率；

第三，缓。

即减缓混凝土和钢筋的腐蚀速率，保证设计年限内的使用质量。

3.2盐渍土地区公路桥涵及构筑物防腐蚀技术措施应用

对盐渍土地区公路桥涵及构筑物防腐蚀因素为硫酸盐和氯盐，其防腐蚀措施按照表3-1和表3-2施行。

表31硫酸盐地区公路构筑物防腐措施应用表

措施

土中硫酸根离子含量（mg/kg）

水中硫酸根离子含量（mg/L）

3000~12000

12000~24000

＞24000

200~600

600~3000

3000~6000

地下水位或明水常水位以下稳定区

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+防腐涂层不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或普通水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆+防腐涂层不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或普通水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆+防腐涂层不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或普通水泥混凝土+防腐涂层不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或普通水泥混凝土+防腐涂层不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或普通水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆+防腐涂层不小于30mm钢筋护层

地下水毛细作用区

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于25mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于50mm钢筋护层

洪水及溅浪作用区

——

——

——

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆+防腐涂层不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆+防腐涂层不小于50mm钢筋护层

风蚀作用区

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆不小于25mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆不小于30mm钢筋护层

——

——

——

表32氯盐地区公路构筑物防腐措施应用表

防腐措施

土中氯离子离子含量（mg/kg）

水中氯离子含量（mg/L）

150~750

750~7500

＞7500

100~500

500~5000

＞5000

地下水位或明水常水位以下稳定区

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+防腐涂层

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+不小于10mm防腐砂浆+防腐涂层

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆+防腐涂层

不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+防腐涂层

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+防腐涂层

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土或

普通水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆+防腐涂层

不小于30mm钢筋护层

地下水毛细作用区

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于25mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于50mm钢筋护层

洪水及溅浪作用区

——

——

——

自密实防腐水泥混凝土+防腐涂层

不小于30mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆+防腐涂层

不小于40mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆+防腐涂层

不小于50mm钢筋护层

风蚀作用区

自密实防腐水泥混凝土

不小于20mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于20mm防腐砂浆

不小于25mm钢筋护层

自密实防腐水泥混凝土+不小于30mm防腐砂浆

不小于35mm钢筋护层

——

——

——

3.3原材料

（1）水泥

配置耐久性混凝土一般选用品质稳定的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水泥的强度等级不宜低于32.5，水泥中的C3A含量不宜超过8%，水泥细度（比表面积）不宜超过350m2/kg，游离氧化钙含量不宜超过1.5%。

尽可能采用C2S含量较高的水泥。

（2）集料

粗集料：

应质地均匀，压碎值应不大于10%，吸水率应不大于2%，针片状含量不大于10%，级配符合要求。

细集料：

颗粒分布均匀的中细砂。

氯盐磨蚀产生作用下的混凝土，不宜采用抗渗性能良好的岩石。

如花岗岩、砂岩等。

当采用盐渍土地区生产的天然砂石材料时，必须用清水将石料冲洗干净。

（3）施工用水

混凝土的拌和用水不得采用含有盐分的当地河水，而应该采用饮用水。

粗、细集料堆积的场地必须进行稳定处理，保证不混入场地表层的泥土，防止土中易溶盐附着集料表面以及增大含泥量。

3.4自密实混凝土的施工

本项目研究了自制的自流平防腐蚀混凝土，能有效阻止水和土壤中的盐分侵入混凝土，自浇平混凝土。

施工方法简便，在浇筑时仅靠材料自身重力，无需振捣即可自动流平、密实成型；脱模后混凝土表面平整、光滑、气孔少；成型密实、均匀，硬化后无原始裂缝，密实性高，耐久性好。

（1）基底处理

由于自密实水泥混凝土的流动性较大，同时对基底处理及模板支档的要求均较严格，要求基底开挖及所有直接接触混凝土的部分均应平整、密实。

（2）模板

模板必须牢固竖立，模板与模板之间，模板与基底之间不能留有大于2mm的缝隙，已防止浇筑时漏浆。

（3）钢筋

防腐蚀钢筋保护层厚度应大于5cm，保护层定位块不允许有负误差。

钢筋应该绑扎牢靠，并稳定地安置在模板中间，以防止浇筑时移位而导致的保护层厚度减小。

严重氯盐侵蚀条件下的钢筋应采用涂层防护，并注意绑扎时不宜损坏涂层。

所有的锯口端面及绑扎造成的涂层破损面均应采用本项目研究中提供的防护涂层予以覆盖。

当没有条件采用涂层防护钢筋时，绑扎前应对普通钢筋采取除锈除盐措施。

（4）混凝土拌制

混凝土最小水泥用量应满足规范要求；

自密实防腐混凝土的拌制较多，必须按照配比要求，精确称重，准确添加；

防腐蚀混凝土必须搅拌均匀，有条件时尽量采用机械拌和；

防腐蚀混凝土的拌和时间必须予以保证，至少应比常规拌和时间延长50%，以保障混凝土的拌和均匀性。

（5）混凝土浇筑

本项目研发的自密实混凝土具有自动流平，密实成型的特征，因此对振捣无特殊要求，但在钢筋较密，或有突出，倒角等构筑物局部，应予特殊振捣。

（6）养护

防腐蚀混凝土浇筑后必须立即覆盖，并洒水（必须用饮用水）养护，养护期不得少于14d，并必须保证混凝土表面湿润。

（7）缺陷处理

浇筑后凡发现表面的露筋、蜂窝、麻面、裂缝、粗化、露石等，均应采用防腐砂浆以防腐涂层等进行必要的修补及防护。

3.5构筑物的表面防护

（1）对于可能发生腐蚀的结构物，本课题组提供两种表面防护：

一是防腐水泥涂料及防腐砂浆；二是表面防护结构。

（2）防腐涂料固化后能形成致密、坚韧的橡胶状涂层，有效抵御氯盐、硫酸盐等有害介质的侵蚀，耐紫外线、抗老化性强，能为盐渍土环境下的混凝土结构提供长久保护。

（3）处于干湿循环区，溅浪影响区内的构筑物表面，必须采用涂料表面防护技术予以防护。

（4）处于风蚀地区的构筑物表面，由于风沙中含有大量砂石冲击、磨蚀混凝土表面，含有大量盐分侵袭或附着在混凝土表面。

因此必须采用防腐砂浆进行防护，防护层厚度不宜小于2cm。

（5）防腐涂料用刷子涂抹达到规定的厚度要求，使得涂抹的表面形成致密、封闭、平整的曲面。

涂抹涂料过程中，对于表面的小气孔应用涂料填补平整。

（6）防腐砂浆

当构筑物表面必须采用防腐砂浆进行防护时，砂浆涂覆底面必须予以处理，清除混凝土层面的油污、泥土，采用饮用水充分湿润混凝土表面，当自流平混凝土表面过于光滑时，应予凿毛。

特制的防腐砂浆分为干组分和水组分，砂浆干组分与水组分以规定的质量比进行拌合，施工便利，能有效防腐。

特制防腐砂浆的修补施工方式采用常规抹灰工方法对构筑物表面进行抹浆修补。

施工前要求控制防腐沙浆的配合比，修补后的表面应圆滑光洁，砂浆与构筑物表面结合紧密，不脱落。

对于涂抹厚度比较大的部位可以分多次薄层涂抹，防止由于厚度过大、防腐砂浆自重过大而导致表面出现拉伸裂缝和砂浆坠落现象。

修补表面应尽量与设计外形一致。

附表1盐渍土地区土（水）样检测表

样号

水样

土样

含水量

盐种类

液限

塑限

含水量

含盐量

盐种类

密度

颗粒组成

注：

（1）在土样为细粒土时测定液限和塑限两项目，当土样为一般土时无需测定液塑限。

（2）盐种类用易溶盐的分子式表示。

（3）路段病害严重时，在最不利季节取得细粒土样，将其毛细水上升高度和上升速度列入检测项目。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部．公路路基设计规程［M］．北京:

人民交通出版社．1995.

[2]中华人民共和国交通部．公路路基施工技术规程［M］．北京:

人民交通出版社．1996.

[3]交通部第二公路勘察设计院．公路设计手册（路基）［M］．北京:

人民交通出版社．1996.

[4]中华人民共和国交通部．公路养护技术规程［M］．北京:

人民交通出版社．1996.

[5]盐渍土地区公路养护与环境技术［M］.薛明,姚洪林.人民交通出版社.2006.9.

[6]西部交通建设科技项目《重盐碱地区公路翻浆处治技术、材料及工艺的研究》研究报告.

[7]西部交通建设科技项目《土工合成材料固沙技术研究》研究报告.

[8]公路与城市道路设计手段［M］．北京:

中国建筑出版社.2005.

[9]姚祖康.道路路基和路面工程［M］．上海:

同济大学出版社.1993.

[10]罗伟甫．盐渍土地区公路工程［M］．北京:

人民交通出版社．1980.

[11]铁道部第一勘察设计院．盐渍土地区铁路工程［M］．北京:

中国铁路出版社．1988.

[12]新疆交通厅．《新疆盐渍土地区公路路基路面设计与施工规范》［R］．2001.

[13]颜强．基于相平衡理论与智能化方法的盐渍土路用工程性质研究［D］．上海:

同济大学．2004