近年來，筆者參加了多座沿海混凝土橋梁的常規(guī)健康檢測，經(jīng)過對這些橋梁的全面檢查及對混凝土墩臺出現(xiàn)病害的分析，筆者認(rèn)為：我國沿?；炷翗蛄合虏拷Y(jié)構(gòu)雖在構(gòu)造、受力等方面能滿足運營使用要求，但普遍存在耐久性很差的通病，運營5～8年即出現(xiàn)諸多由鋼筋銹蝕引起的病害。由此，采取適當(dāng)?shù)哪途眯约庸烫幚泶胧┦欠浅１匾摹?br />
一、沿?；炷翗蛄憾张_的耐久性檢測及存在的問題
為了解橋梁墩臺的耐久性，掌握混凝土墩臺的使用情況、存在病害及病害原因，從而對橋梁的運營技術(shù)狀態(tài)作出評價。在以往的常規(guī)健康檢測中，我們進(jìn)行了以下耐久性方面的檢測評估：
表一、沿?；炷翗蛄憾张_耐久性檢測項目
項目
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檢測內(nèi)容
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檢測方法
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目的
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墩臺表觀檢查
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主要控制截面
尺寸復(fù)測
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鋼尺幾何測量，
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與原設(shè)計/竣工圖對比
注意邊角缺損區(qū)域測量。
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裂縫分布調(diào)查
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鋼尺幾何定位，
照片反映
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繪制裂縫分布圖：
以裂縫參數(shù)記錄表和裂縫分布圖兩種形式標(biāo)記和描繪出裂縫的起止點坐標(biāo)、特性寬度、長度、走向、分布位置等，裂縫性狀以文字方式在裂縫圖上加以注釋。
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裂縫寬度
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刻度放大鏡、
裂縫寬度儀測定
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裂縫深度
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超聲波檢測儀
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混凝土檢測
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混凝土強度
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超聲－回彈綜合法
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實測混凝土強度。
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混凝土碳化深度檢測
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酚酞試劑分析法
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檢測混凝土碳化深度，確定鋼筋是否失去混凝土堿性環(huán)境保護(hù)而易發(fā)生銹蝕。
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混凝土氯離子含量測定
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現(xiàn)場取樣
硝酸銀滴定分析
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在受海水影響不同區(qū)域取樣，測定樣品CL-含量，反映CL-在混凝土中隨深度的分布，間接評判鋼筋銹蝕活化的可能性。
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混凝土電阻率檢測
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四電極阻抗測量法
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通過測量混凝土電阻率，間接評判鋼筋銹蝕的可能性及可能的銹蝕速率。
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混凝土凈保護(hù)層厚度檢測
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磁通法
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判定鋼筋是否易失去混凝土的堿性環(huán)境保護(hù)，從而發(fā)生銹蝕。
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鋼筋檢測
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鋼筋銹蝕檢測
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半電池電位法
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實測浪濺區(qū)及檢查中發(fā)現(xiàn)有跡象標(biāo)明鋼筋可能存在銹蝕的區(qū)域，從而對鋼筋銹蝕的可能性作出判斷。
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實例一：某海灣特大橋檢測及下部病害：
同三國道主干線，某海灣特大橋，橋梁全長為1589.1m，橋下平均凈空為5.4m；橋梁上部結(jié)構(gòu)為39×16m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板和32×30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。橋梁下部結(jié)構(gòu)形式：橋墩為柱式墩，0號臺為樁柱式輕型臺，71號臺為肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。運營7年后檢測發(fā)現(xiàn)下部結(jié)構(gòu)主要病害表現(xiàn)為混凝土腐蝕病害嚴(yán)重：
下部蓋梁、墩身實測保護(hù)層厚度很不均勻，實測值：43～50mm，局部僅25mm；
實測墩臺鋼筋銹蝕電位：－67～－155 mv；
實測下部結(jié)構(gòu)碳化深度≤2.0 mm
表觀檢測：墩柱、蓋梁鋼筋銹漲嚴(yán)重，混凝土表面大量存在沿鋼筋方向橫向或環(huán)向的銹漲裂縫，鋼筋銹漲，混凝土鼓包，脫落。
實例二：某跨海峽特大橋檢測及下部病害：
某海峽大橋全長2706米。主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，截面型式為單箱單室斷面，橋跨組成76+138+76米。引橋采用40米預(yù)應(yīng)力簡支T梁及20米預(yù)應(yīng)力空心板。大橋水中基礎(chǔ)采用直徑1.2m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土圓管打入樁，陸上基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。橋位所處水域最大潮差5.16米。運營6年后進(jìn)行健康檢測發(fā)現(xiàn)，下部結(jié)構(gòu)受海洋潮汐變化影響，墩臺鋼筋銹蝕嚴(yán)重：
承臺取樣，氯離子含量0.33（占水泥含量的百分比）；
下部承臺墩身，實測凈保護(hù)層厚度：27～35mm；
實測墩臺鋼筋銹蝕電位：－97～－138mv
實測下部結(jié)構(gòu)碳化深度均≤2.5 mm
表觀檢測：橋梁墩臺混凝土存在露筋現(xiàn)象、箍筋或綁扎鋼絲外露，鋼筋的銹蝕形成了混凝土順筋方向開裂（環(huán)向開裂）、承臺邊角混凝土銹漲開裂，混凝土多處剝落，鋼筋銹蝕嚴(yán)重。
二、常見病害的原因分析
綜合分析，我國東南沿?；炷翗蛄憾张_，運營5～8年后，往往少有受力性病害而普遍表現(xiàn)為受腐蝕耐久性很差。其病原因分析如下：
2.1、環(huán)境原因
惡劣的海洋環(huán)境是加劇墩臺混凝土結(jié)構(gòu)劣化的外因。
沿海鋼筋混凝土墩臺在使用過程中，受到海水、海風(fēng)和海霧中有害介質(zhì)的侵蝕，會產(chǎn)生劣化，宏觀上會出現(xiàn)開裂、溶蝕、剝落、膨脹、松軟及強度倒縮下降等，嚴(yán)重者會使結(jié)構(gòu)破壞倒塌，而鋼筋銹蝕，是加速混凝土這種破壞的主要因素。
引起墩臺混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕最為主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的滲透量。當(dāng)CO2和CL-腐蝕介質(zhì)侵入時，混凝土的堿性降低或混凝土保護(hù)層因銹漲開裂等都將造成鋼筋表面敦化狀態(tài)的破壞，鋼筋表面就會出現(xiàn)較大的電位差，形成陰極和陽極，在一定條件下（如氧氣和水存在）鋼筋開始銹蝕。
(1)、碳化影響
當(dāng)二氧化碳滲入墩臺混凝土與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成碳酸鈣整個反應(yīng)稱為碳化作用。
CO2+H2O+Ca(OH)2 →CaCO3+2H2O 碳化作用
當(dāng)大量的碳酸鈣形成時，混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境受到破壞，達(dá)到一定程度時，如PH在9 以下時，鈍態(tài)鐵的保護(hù)層就失去作用，混凝土內(nèi)的鋼筋因為沒有受到堿性環(huán)境的保護(hù)而產(chǎn)生銹蝕。
(2)、氯化影響
混凝土固化后，在大氣環(huán)境中的氯化物污染是難以避免。氯離子是一種穿透力極強的腐蝕介質(zhì)，當(dāng)接觸到鋼鐵表面，便迅速破壞鋼鐵表面的鈍化層，即使在強堿性環(huán)境中，氯離子Cl-引起的點銹腐蝕依然會發(fā)生，同時由于不論是氣態(tài)還是液態(tài)的水往往會滲透到混凝土里面，而這種水并非純水，而是含有一些雜質(zhì)的電解液，電化學(xué)作用導(dǎo)致銹蝕加快進(jìn)行。當(dāng)氯離子滲透到達(dá)鋼筋表面，氯離子濃度較高的局部保護(hù)膜破壞，成為活化．在氧和水充足的條件下，活化的鋼筋表面形成一個小陽極，未活化的鋼筋表面成為陰極，結(jié)果陽極金屬鐵溶解，形成腐蝕坑，一般稱這種腐蝕為點腐蝕．這個過程主要有下列反應(yīng)：
Fe2++2C-+2CL- ——Fe(OH)2+2HCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3 (鐵銹)
Fe(OH)3 若繼續(xù)失水就形成水化氧化物FeOH(即為紅銹)， 一部分氧化不完全的變成Fe3O4(即為黑銹)，在鋼筋表面形成銹層。由于鐵銹層呈多孔狀，即使銹層較厚，其阻擋進(jìn)一步腐蝕的效果也不大，因而腐蝕將不斷向內(nèi)部發(fā)展。
鋼筋腐蝕產(chǎn)物，鐵銹的體積約為原先鐵體積的2.5-7 倍，所產(chǎn)生的膨脹壓力會造成混凝土的開裂、剝落，裂縫的產(chǎn)生又會招致更多腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，引發(fā)更嚴(yán)重的腐蝕。
2.2、設(shè)計、施工原因
設(shè)計、施工原因造成的墩臺混凝土不能滿足惡劣海洋環(huán)境的使用要求是墩臺產(chǎn)生耐久性破壞的內(nèi)因。
通過對大量沿?；炷翗蛄旱臋z測及分析原設(shè)計，可以認(rèn)為：這些橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計能滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》的要求，按內(nèi)陸橋梁要求是滿足的。但是這些橋梁僅運營5～8年，就出現(xiàn)了比較多的露筋、混凝土順鋼筋環(huán)向開裂、鋼筋銹漲、混凝土疏松等病害。若不采取防護(hù)措施，橋梁將會出現(xiàn)更多的鋼筋銹蝕，混凝土剝落等破壞，直接影響結(jié)構(gòu)受力，并嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全，縮短結(jié)構(gòu)壽命。為什么會出現(xiàn)這種情況？我們認(rèn)為：這些橋梁在設(shè)計之初和運營管理過程中均未考慮混凝土結(jié)構(gòu)的防腐耐久性問題，混凝土耐久性很差，是產(chǎn)生這種病害的主要原因。
(1)、鋼筋凈保護(hù)層厚度偏小
檢測的大部分沿海高速公路橋梁墩臺滿足《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》的要求，但設(shè)計之初未考慮適應(yīng)海洋環(huán)境的耐久性需要，加之施工誤差，鋼筋凈保護(hù)層厚度普遍偏小。
實例二橋梁檢測中發(fā)現(xiàn)，從混凝土已剝落處看到，主橋薄壁墩墩身鋼筋凈保護(hù)層僅29.5?，主引橋過渡墩鋼筋凈保護(hù)層僅27.5?。由于保護(hù)層偏薄，使得混凝土毛細(xì)孔偏于連續(xù)，CL-等在不長的時期內(nèi)就可以滲透到鋼筋表面，碳化層也容易達(dá)到鋼筋表面，使鈍化膜破壞，鋼筋發(fā)生銹蝕。
(2)、排水設(shè)計不合理
我國橋梁設(shè)計中，往往存在重視上部結(jié)構(gòu)排水，忽視下部結(jié)構(gòu)排水。橋臺、橋墩承臺往往為長方體平面，面層容易積水。檢測中橋臺邊角缺損，承臺頂面不規(guī)則開裂比比皆是。
貼近海平面的下部工程為了減少浪花沖擊飛濺，并防止海水留存，應(yīng)盡量減少棱角、突變和大水平面，如承臺建議采用球形頂或大坡度錐形頂面；又如美國AAHSTO明確規(guī)定：橋臺臺帽、橋墩蓋梁頂面等容易積水部位在支座以外范圍，均應(yīng)設(shè)置大于15%的坡面以盡快排水。
(3)、下部結(jié)構(gòu)混凝土等級偏低
大部分沿?；炷翗蛄合虏慷罩⒊信_均采用25號混凝土。實際檢測表明，這些橋梁下部結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)露筋、箍筋或綁扎鋼絲外露鋼筋銹蝕形成順鋼筋方向開裂（環(huán)向開裂）、混凝土開裂（豎向開裂，最大裂縫寬度0.5?）、承臺邊角混凝土缺損等缺陷，而且承臺邊緣混凝土氯離子含量已經(jīng)超過臨界限量。
因此應(yīng)考慮根據(jù)不同環(huán)境及功用適當(dāng)提高混凝土的強度等級。交通部《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）、英國BS6235-82《離岸固定式混凝土結(jié)構(gòu)實施規(guī)范》均規(guī)定下部浪濺區(qū)的混凝土最低強度等級應(yīng)不小于C40。
三、針對措施
由于暴露於日曬、雨淋、大氣污染等的長期作用下，墩臺鋼筋混凝土的腐蝕如果不引起重視和采取措施，可能會帶來嚴(yán)重后果。我國東南沿海高速公路多修建于九十年代初、中期，至今多運營6～10年。這種齡期的橋梁，無論從政治角度還是經(jīng)濟(jì)角度，對其進(jìn)行耐久性加固都是非常必要的，對橋梁的長期安全運營大有裨益。
總結(jié)多個項目的耐久性加固經(jīng)驗教訓(xùn)，我們總結(jié)了以下行之有效的墩臺加固措施：
首先利用人工或機(jī)械的方法將原結(jié)構(gòu)表面破損部位及周邊的松散混凝土清除，并予以清潔，利用高壓水槍對結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行徹底清潔，鑿毛后對原結(jié)構(gòu)外露銹蝕鋼筋進(jìn)行除銹，鋼筋表面的鐵銹應(yīng)清除干凈，并打磨出金屬光澤。
待結(jié)構(gòu)表面完全干燥后，在墩柱浪濺區(qū)以上及蓋梁混凝土表面涂刷鋼筋阻銹劑（抗?jié)B劑），利用其與鋼筋之間良好的親和力使之在鋼筋表面形成保護(hù)膜，避免鋼筋銹蝕。
然后在橋墩臺外綁扎D8冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)。
最后澆筑抗?jié)B混凝土，抗?jié)B性應(yīng)達(dá)到S7，一般控制厚度8～12?。
四、加固工藝要點
4.1、阻銹劑的選擇
?。?）一般在役運營橋梁墩臺宜采用滲透型防銹浸漬劑。
?。?）選擇阻銹劑滲透能力應(yīng)大于30mm且大于墩臺混凝土保護(hù)層厚度。
（3）選擇阻銹劑pH值推薦為10-12。
?。?）選擇阻銹劑鹽水浸漬試驗結(jié)果應(yīng)為無銹蝕，且電位為0~ -250mv。干濕冷熱循環(huán)試驗結(jié)果應(yīng)為60次無銹蝕。電化學(xué)試驗結(jié)果應(yīng)為電流小于150μA且破樣檢查無銹蝕。
?。?）選擇阻銹劑產(chǎn)品必須經(jīng)過相關(guān)國家鑒定與加固規(guī)范管理部門的認(rèn)證.
?。?）應(yīng)有符合國家室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范的檢測報告。
4.2、抗?jié)B混凝土的質(zhì)量控制措施
抗?jié)B設(shè)計的混凝土除原材料除要求滿足混凝土強度、自流平及免振搗要求外，尚受環(huán)境影響，要求具有抗?jié)B性。
(1)、 水泥
宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥；礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥，并分別符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 175和GB 344的有關(guān)規(guī)定；強度等級不低于32.5。
硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥熟料中鋁酸三鈣含量宜控制在6％～12％范圍內(nèi)。
推薦采用礦渣硅酸鹽水泥，特別是礦渣含量大的硅酸鹽水泥。
不得使用立窯水泥及燒粘土質(zhì)的火山質(zhì)硅酸鹽水泥。
采用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥時，宜同時參加減水劑或高效減水劑。
(2)、 骨料
骨料應(yīng)選用質(zhì)地堅固耐久，具有良好級配天然河沙，碎石和卵石。
細(xì)骨料不宜采用海沙。
不得采用可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)的活性骨料。
粗骨料最大顆粒徑應(yīng)滿足：不大于保護(hù)層厚度的2/3。
(3)、 拌和用水
宜采用城市供水系統(tǒng)的飲用水，不得采用海水。對于本橋混凝土拌和水氯離子含量均不宜大于200mg/L。
上述混凝土原材料的檢查、試驗及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)按下述標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：
《水運工程混凝土施工規(guī)范》（JTJ 268）
《水運工程混凝土試驗規(guī)程》（JTJ 270）
《水運工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ 269）
(4)、摻合料及外加劑
?、贀胶狭?br />
當(dāng)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥拌制混凝土?xí)r宜適當(dāng)摻加優(yōu)質(zhì)摻合料。摻合料宜采用粒化高爐礦渣、粉煤灰、硅灰等。摻合料品質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
《用于水泥的?；郀t礦渣》（GB 203）
《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB 1596）,及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《港口工程粉煤灰混凝土技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T 273），同時硅灰應(yīng)滿足JTJ 275--2000附錄A要求。
粉煤灰的品質(zhì)，應(yīng)滿足Ⅱ級以上煤灰的要求；對普通混凝土，粉煤灰取代水泥質(zhì)量最大限量：
a用硅酸鹽水泥拌制混凝土不宜大于25％；
b用普通硅酸鹽水泥拌制混凝土不宜大于20％；
c用礦渣硅酸鹽水泥拌制混凝土不宜大于10％；
d如經(jīng)試驗論證最大摻拌量可不受限制。
硅灰的摻量不宜大于水泥質(zhì)量的10％。
?、谕饧觿?br />
外加劑對混凝土的性能應(yīng)無不利影響，其氯離子含量不大于水泥質(zhì)量的0.02％；其摻量應(yīng)通過試驗確定。
外加劑的品質(zhì)及應(yīng)用應(yīng)分別符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
《混凝土外加劑》（國標(biāo)GB 8076），及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ 269）規(guī)定。
混凝土拌和物中氯離子最高限值（按水泥質(zhì)量百分率計）應(yīng)不高于0.10％。
暴露部位混凝土拌和物水灰比最大允許值0.45、最低強度等級為C40及最低水泥用量為375kg/ 。
a摻加摻合料時、水泥用量可相應(yīng)減少，但應(yīng)符合摻合料及最高氯離子限值的規(guī)定。
b摻加外加劑時，南方地區(qū)水泥用量可適當(dāng)減少，但不得降低混凝土密實性，可采用混凝土抗?jié)B性或滲水高度檢驗。
c按JTJ 275規(guī)范附錄B規(guī)定方法測定的抗氯離子滲透性不應(yīng)大于2000C。
(5)、混凝土施工
混凝土施工應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運工程混凝土施工規(guī)范》、《水運工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》和《港口工程粉煤灰混凝土技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
混凝土的施工縫不宜設(shè)在浪濺區(qū)、水位變動區(qū)及混凝土發(fā)生較大拉應(yīng)力的部位。
混凝土保護(hù)層厚度尺寸允許偏差，應(yīng)為 mm。
混凝土澆筑過程不應(yīng)出現(xiàn)不均勻、不密實的各種缺陷和裂縫；沉降及塑性干縮產(chǎn)生的表面裂紋應(yīng)及時予以處理。
混凝土潮濕養(yǎng)護(hù)的時間，對于硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥應(yīng)不少于10d，礦渣硅酸鹽水泥、火山質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥應(yīng)不少于15d;對于大體積混凝土的兩者分別不得少于15d及21d；當(dāng)混凝土外摻粒化高爐礦渣及粉煤灰時濕養(yǎng)應(yīng)不少于15d。
橋墩外?；炷敛坏靡院ＫB(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)用水和拌用水相同?；炷翝仓瓿珊髴?yīng)以保濕物覆蓋，終凝后開始澆水養(yǎng)護(hù)。
五、結(jié)論與建議
近海混凝土橋梁墩臺的防腐耐久性是一個復(fù)雜的體系。我國近?；炷翗蛄憾张_腐蝕嚴(yán)重，耐久性差的問題已經(jīng)漸漸表現(xiàn)出來，高度重視墩臺鋼筋混凝土的腐蝕危害及對耐久性的影響，具有十分必要和社會的意義。
一座近海大橋的使用評估，除應(yīng)考慮建安費、使用過程中維修保養(yǎng)費用及大橋最終使用壽命，長遠(yuǎn)還應(yīng)考慮維修時對生態(tài)環(huán)境的影響和因封閉交通所造成的經(jīng)濟(jì)損失、社會影響等，即應(yīng)從單純的建設(shè)初期的費用比較轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂脡勖芷谫M用比較。我國在役沿?；炷翗蛄旱亩张_在設(shè)計之初多未能考慮防腐耐久性問題，那么，在運營6～10年后，采取必要的措施進(jìn)行防腐耐久性加固，必將大大增強墩臺的耐久性，有利橋梁安全運營。
