膠州灣跨海大橋海洋環(huán)境下環(huán)氧涂層鋼筋的施工應(yīng)用
2017-06-05
0 引言
新建青島至連云港鐵路位于膠東半島南部，國家Ⅰ級建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，雙線電氣化，設(shè)計(jì)時(shí)速為每小時(shí)200公里，客貨并重，兼顧疏港、城際鐵路運(yùn)輸功能。青連鐵路跨膠州灣特大橋主要為跨越雙埠立交互通、城市道路、管線及膠州灣而設(shè)，橋梁跨膠州灣段落起止里程為DK9+663.34-改DK11+664.14，起點(diǎn)處位于膠州灣東岸灘涂內(nèi)，距離既有堤壩38m，終點(diǎn)處位于膠州灣西岸灘涂內(nèi)，距離岸堤15m。跨膠州灣部分上部結(jié)構(gòu)為40孔50m簡支箱梁，采用節(jié)段拼裝濕接法施工。跨膠州灣部分位于海洋環(huán)境下的承臺、墩柱為抵抗氯鹽侵蝕，結(jié)構(gòu)鋼筋選用環(huán)氧涂層鋼筋作為耐蝕鋼筋。
環(huán)氧涂層鋼筋是一種高科技產(chǎn)品，從上世紀(jì)八十年代始美國就開始了對這種鋼筋材料的研究。目前它在歐美地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前橋梁工程領(lǐng)域所用的環(huán)氧涂層鋼筋有三分之二產(chǎn)自美國。我國對環(huán)氧涂層鋼筋的研究起步相對較晚，技術(shù)水平也相對落后，但是也能滿足實(shí)用性要求。鋼筋混凝土是工程領(lǐng)域不可或缺的建筑材料，但鋼筋的腐蝕，特別是當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于海洋氯鹽環(huán)境下時(shí)，其腐蝕破壞通常較為嚴(yán)重。在防止鋼筋腐蝕的各種措施中，采用涂層鋼筋是有效的方法之一。
1 環(huán)氧涂層鋼筋概述
1.1 環(huán)氧涂層鋼筋特性
環(huán)氧涂層鋼筋是對普通變形鋼筋進(jìn)行除銹、清洗、打毛、加熱后，用環(huán)氧樹脂以電離子噴射的方式噴涂在鋼筋表面，涂料固化、冷卻后再對鋼筋進(jìn)行微孔處理制造出來的一種鋼筋材料。化學(xué)穩(wěn)定性良好的環(huán)氧涂層鋼筋，其表面涂層必然是連續(xù)完整的，能夠在鋼筋表面形成一種隔絕水、氧等侵蝕性介質(zhì)的的物理保護(hù)層，能夠提高結(jié)構(gòu)物抵御外界侵蝕的能力，延長其使用壽命。相對于其它涂層類型的鋼筋來說，環(huán)氧涂層鋼筋的制造成本較低，制造工藝更加簡單，在耐磨性、防腐性、環(huán)保性方面表現(xiàn)更好；而相對于普通鋼筋來說，除了防腐、耐磨以外，環(huán)氧涂層鋼筋的混凝土保護(hù)層更薄，在工程應(yīng)用方面具有無可比擬的優(yōu)勢。
1.2 環(huán)氧涂層鋼筋使用特點(diǎn)
環(huán)氧涂層鋼筋設(shè)計(jì)使用時(shí)與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度為無涂層鋼筋的80%；錨固長度為無涂層鋼筋的1.25倍；綁扎搭接長度受拉鋼筋為無涂層鋼筋的1.5倍；受壓鋼筋為1.0倍，且不應(yīng)小于250mm；承載力、裂縫寬度和剛度的計(jì)算方法與無涂層鋼筋構(gòu)件相同，但裂縫寬度計(jì)算值應(yīng)為無涂層鋼筋的1.2倍，剛度計(jì)算應(yīng)為無涂層鋼筋的0.9倍。
2 環(huán)氧涂層鋼筋的施工應(yīng)用
2.1 環(huán)氧涂層鋼筋的驗(yàn)收及吊裝
跨膠州灣特大橋海上承臺、墩身耐蝕鋼筋在鋼筋加工場內(nèi)集中加工。環(huán)氧涂層鋼筋存放時(shí)，單獨(dú)劃分存放區(qū)域與普通鋼筋隔離。鋼筋到達(dá)現(xiàn)場后檢查每捆鋼筋的合格標(biāo)記，采用高強(qiáng)度尼龍帶進(jìn)行吊裝，不得使用鋼絲繩吊裝涂層鋼筋，在吊裝過程中小心謹(jǐn)慎操作，同時(shí)盡量減少吊裝次數(shù)，鋼筋長度大于6m時(shí)采用多點(diǎn)吊裝，接觸環(huán)氧涂層鋼筋的區(qū)域設(shè)置軟質(zhì)塑料墊片，嚴(yán)禁在地上或其它鋼筋上拖拽、掉落或承受沖擊荷載，損壞涂層。
堆放時(shí)，環(huán)氧涂層鋼筋與地面間架空并設(shè)置保護(hù)性支撐，各捆環(huán)氧涂層鋼筋之間，以墊木隔開，支撐的間距和墊木的間距應(yīng)小到足以防止成捆鋼筋下垂，成捆堆放層數(shù)不超過5層，無涂層鋼筋與環(huán)氧涂層鋼筋分開堆放。環(huán)氧涂層鋼筋在施工現(xiàn)場的貯存期不宜超過3個(gè)月，存放期間，采用不透光的黑色塑料布包裹，以避免環(huán)氧樹脂涂層因紫外線照射引起涂層的褪色和老化。盡可能減少貯存數(shù)量，“先進(jìn)先用，后進(jìn)后用”原則。
2.2 環(huán)氧涂層鋼筋的加工
彎制鋼筋時(shí)，要確保作業(yè)環(huán)境溫度在5℃以上；若采用冷彎工藝，必須用尼龍?zhí)淄不蛩芰咸淄?#65533;|在與環(huán)氧涂層鋼筋接觸法的支座和芯軸等區(qū)域，接觸的平面上鋪設(shè)布墊層，嚴(yán)防土層被接觸到的金屬物擠壓或被損壞。涂層鋼筋的彎曲直徑，對直徑d≤20mm鋼筋，至少要在4d以上；對直徑d>20mm鋼筋，至少要達(dá)到6d，同時(shí)將彎曲速度控制在8r/min以內(nèi)（采用廠家提供專用芯軸可有效防止彎曲部位裂縫）。
采用絞絲機(jī)、砂輪鋸對涂層鋼筋進(jìn)行切斷、絞絲加工時(shí)，在直接接觸涂層鋼筋的部位，應(yīng)墊以緩沖材料；嚴(yán)禁采用氣割方法切斷涂層鋼筋。 2.3 環(huán)氧涂層鋼筋的安裝
為了在不破壞環(huán)氧涂層的前提下確保鋼筋綁扎結(jié)實(shí)、牢固，應(yīng)該使用專用包膠鉛絲，用十字交叉鋼筋綁扎成“X”形，嚴(yán)謹(jǐn)直接用金屬絲進(jìn)行鋼筋綁扎。
環(huán)氧涂層鋼筋與無涂層鋼筋嚴(yán)謹(jǐn)有電連接，應(yīng)該使用與涂層鋼筋配套的套筒和螺母機(jī)型鋼筋的連接，然后使用專用材料對連接處進(jìn)行修補(bǔ)。
墩身模板吊裝時(shí)設(shè)專人指揮，避免在操作過程中損傷涂層。架立環(huán)氧涂層鋼筋后，鋼筋上不得放置重物，任何人不得在鋼筋上行走。安裝完后加強(qiáng)檢查，及時(shí)修補(bǔ)破損處，帶破損處的新涂料徹底固化后再開始澆筑混凝土。用專用塑料環(huán)形墊塊固定鋼筋和模板，但是該定位墊塊必須在鋼筋綁扎工序前安裝完畢。
在澆注混凝土?xí)r選用合適的振搗方法或采取必要的措施，插入式振動(dòng)器振搗時(shí)，用塑料或橡膠將振動(dòng)器包覆，以防環(huán)氧涂層遭到破壞。砼布料時(shí)不得沖擊涂層鋼筋，以防損壞。
2.4 環(huán)氧涂層鋼筋的修補(bǔ)
在搬運(yùn)鋼筋或者在鋼筋施工中，如果不慎損壞了鋼筋表面的環(huán)氧涂層必須專用材料及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)材料通常由鋼筋生產(chǎn)廠家提供。修補(bǔ)時(shí)，先用溫和的清洗劑將破損的涂層和該部位鋼筋表面的銹跡清理干凈，確保該處沒有殘留油脂。修補(bǔ)時(shí)如果作業(yè)環(huán)境的相對濕在85%以上，必須用電熱吹風(fēng)器進(jìn)行除濕。修補(bǔ)時(shí)注意把控新涂料與原涂層的搭接范圍，新涂層厚度至少達(dá)到180μm，但是盡量不要使原涂層厚度增加。
一般來說，環(huán)氧涂層被破壞到以下程度后就沒必要進(jìn)行修補(bǔ)，必須將其廢棄換新：
①破損長度超過50mm，或者破損面積超過25mm2（不包括鋼筋剪切端頭的修補(bǔ)面積）。
?、?m長度內(nèi)出現(xiàn)三個(gè)破損點(diǎn)，即使每處破損長度小于50mm，或者破損面積在25mm2內(nèi)，都應(yīng)該廢棄。
?、郗h(huán)氧涂層鋼筋切下并彎曲的一段上，涂層有六出破損。
現(xiàn)場環(huán)氧涂層鋼筋修補(bǔ)劑采用環(huán)氧涂層鋼筋生產(chǎn)廠家專用修補(bǔ)劑，修補(bǔ)劑分為AB組份，使用時(shí)進(jìn)行調(diào)和使用。修補(bǔ)劑為非易燃易爆產(chǎn)品，儲存在陰涼干燥處，避免陽光直接照射，不用時(shí)將桶蓋封閉；在使用過程中A、B兩組份的取料工具采用可定量量勺，取料工具應(yīng)分開，不可互混，避免交叉污染而使修補(bǔ)劑固化；使用時(shí)根據(jù)溫度的高低，A、B組份的配比在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整，混合時(shí)一定要將混合物均勻達(dá)到一致的顏色；修補(bǔ)劑混合后在常溫下混合容器中硬化時(shí)間為15分鐘，應(yīng)注意混合量與施工速度配合，否則容易浪費(fèi)；用1寸毛刷涂刷修補(bǔ)劑與鋼筋切割端頭或漏點(diǎn)出，修補(bǔ)劑干燥環(huán)境下常溫固化養(yǎng)護(hù)時(shí)間為1小時(shí)左右，在高溫潮濕環(huán)境下養(yǎng)護(hù)需要2小時(shí)；完工后，將工具和混料桶用二甲苯或松香水洗干凈，下次備用，若修補(bǔ)液混合后凝固太快，可摻入少量酒精減緩凝固。
3 結(jié)論
跨膠州灣特大橋海上部分下部結(jié)構(gòu)環(huán)氧涂層耐蝕鋼筋的在施工過程中嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，在各個(gè)重要工序中把握關(guān)鍵要點(diǎn)，取得了良好的效果，總結(jié)出一整套的施工經(jīng)驗(yàn)和方法，實(shí)際使用中有效的解決了氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕的問題。環(huán)氧涂層耐蝕鋼筋的在現(xiàn)場的規(guī)范化使用，不僅確保了施工質(zhì)量，同時(shí)提升了企業(yè)形象，取得了良好的社會效益，伴隨著環(huán)氧涂層耐蝕鋼筋在侵蝕環(huán)境下的廣泛應(yīng)用，可以將此施工經(jīng)驗(yàn)推廣使用。
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