防腐與防塵技術應用在橋梁伸縮裝置在設計與養護工程的意義

農建華

【摘 要】橋梁伸縮縫具有一定的使用年限，它是橋梁工程中使用到的一個重要附件，我國早期側重于橋梁結構的研究而對于橋梁伸縮縫的研究較為滯后，隨著我國各個工程建筑領域施工工藝的不斷革新，目前針對于橋梁附件的研究得到了學術界與工程施工領域的重視。其中，防腐與防塵技術在橋梁伸縮裝置中的應用取得了良好的效果，通過對我國大量的橋梁伸縮縫的綜合調查發現，橋梁伸縮縫早期損壞的原因與安裝槽口的深度和伸縮裝置不合適存在直接的關系，此外混凝土裂紋及止水帶破損漏水也會導致橋梁伸縮縫的早期損壞。

【關鍵詞】防腐與防塵技術;橋梁伸縮裝置;設計與養護;應用研究

【中圖分類號】U445.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）02-0093-03

1 常見的橋梁伸縮裝置病害及其維修與養護

常見的橋梁伸縮裝置病害有混凝土龜裂、止水帶破損、混凝土點蝕和麻面、混凝土破損和邊梁斷裂、中梁斷裂、中梁錯位、缺少預埋鋼筋、橋臺錯位、結構物間隙過大、橋面鏤空與梁端缺陷、偽劣產品病害等（如圖1～12所示）。

常見的橋梁伸縮裝置病害維修分類說明如下：單車道以內的混凝土點蝕麻面及混凝土龜裂可以采用混凝土專項養護維修措施，專項養護維修是指專門對混凝土結構進行維修與養護;止水帶破損病害可采取止水帶專項養護維修措施;單車道的混凝土破損和缺少預埋筋的病害可以采用混凝土綜合養護維修措施，其中輔以植筋的方式能夠強化混凝土結構的性能;橋臺錯位、結構物間隙過大的病害可以采用混凝土綜合養護和增加挑梁的方式進行維修與養護;橋梁伸縮縫縫體錯位的情況可以進行縱縫施工處理;橋面鏤空與梁端缺陷可以采用增設立模和挑梁養護等措施進行維修施工與養護;其他類型的橋梁伸縮縫病害可以采用換縫措施。

2 銹蝕與縫內雜物對伸縮縫的危害

橋梁伸縮裝置與橋梁之間的連接部分主要為混凝土鋼筋結構，施工過程中通過利用鋼筋的性質和混凝土的可塑性實現錨固的形成，保證伸縮裝置與橋梁之間的安全連接，但是鋼筋表面的狀態會受到外界因素的影響，尤其是在混凝土澆筑之前，整個錨固體系的鋼筋極易發生銹蝕問題，被銹蝕過的鋼筋的錨固性和結構穩定性都會受到較為嚴重的影響，同時還會對伸縮裝置與橋梁之間連接的可靠性產生一定程度的影響。如果不考慮外界的影響因素，單純分析混凝土與鋼筋，那么鋼筋也有表面混凝土的炭化和氯離子侵蝕而發生銹蝕的問題。一般情況下，被銹蝕后的鋼筋體積相比于原鋼筋體積常擴增2～3倍，如果這種由于鋼筋體積擴大而產生的力成為膨脹力，那么原本的錨固結構會受到這種膨脹力的作用而體現在混凝土鋼筋結構的表面，這種作用力也稱為鋼筋銹脹力[2]。當混凝土表面的保護層較厚時，鋼筋銹脹力就會誘發鋼筋混凝土結構呈“漏斗”形狀破損，學術界常將這種破損形式稱為一般類型的腐蝕破壞。如果在鋼筋銹脹力作用的基礎上將順筋開裂面與縱向鋼筋所成的角假定為45°時，順筋開裂面將會產生均布拉應力，鋼筋銹脹力也會導致混凝土結構表面形成一個微小的開裂。

實踐研究表明，當混凝土結構表面開裂后，原本被銹蝕的鋼筋受外界因素的影響將會加快銹蝕速度，而銹蝕速度的加快所映射的問題就是橋梁伸縮裝置與橋梁之間連接穩定性的逐漸降低，可以說，混凝土結構表面一旦開裂，就會對整個混凝土結構的性能和橋梁伸縮裝置的穩固性產生影響。實際上，混凝土保護層的施工厚度、施工過程中所選擇的混凝土型號和強度、鋼筋的型號和強度及鋼筋混凝土結構施工過程中鋼筋的位置等，對于鋼筋銹脹開裂均存在直接影響，而鋼筋銹脹引發的混凝土結構開裂的情況也存在多樣性的特點，較為常見的幾種情況為角區破壞、層裂破壞、一般開裂破壞等。經綜合分析發現，無論混凝土結構以何種情況發生破壞，都會誘發混凝土結構的早期病害，對于橋梁伸縮裝置的使用壽命存在直接影響。此外，橋梁伸縮裝置的自由伸縮度和防漏水功能都會受到縫內雜物的影響。

3 防腐與防塵技術在常用鋼制品類伸縮縫中的應用

3.1 類似于原產德國的“毛勒”進口伸縮縫

20世紀90年代初期，橋梁伸縮裝置的代表性產品為德國“毛勒”縫、瑞士“馬格巴”縫和美國“德固賽”縫。上述3種進口伸縮裝置產品的表面均采用了金屬涂層工藝，以達到防腐防銹的目的。而在實際的施工過程中，錨固與橋梁梁體也應用了金屬涂層工藝，在產品施工安裝之后所獲得的效果較理想，該防腐措施對于橋梁伸縮裝置的使用壽命起到保護作用。

3.2 國內早期生產的仿“毛勒”伸縮縫

20世紀90年代中前期，國內結合德國“毛勒”伸縮縫進行了伸縮裝置的制造與改良，當時代表性的伸縮裝置生產廠家是我國江蘇的一家“毛勒”橋梁附件有限公司，該公司生產的產品的金屬固件通過滾筒除銹工藝處理，還應用了環氧富鋅漆進行涂層處理，涂層的厚度取決于構件的重要性。該公司將環氧富鋅漆的涂層防腐技術應用于橋梁伸縮裝置的梁體和錨固件等，雖然該技術相較于金屬涂層工藝的應用效果存在一定程度的差異，但是環氧富鋅漆涂層防腐技術是當時我國較為先進的措施之一[3]。

3.3 國內企業鋼制品如“梳齒型”伸縮縫

20世紀70年代，我國已經開始小規模生產各種類型的橋梁伸縮裝置，該階段的橋梁伸縮裝置的主要特點是金屬構件與防水材料的結合，較為典型的是“梳齒型”伸縮縫，但是該階段國內各個橋梁伸縮裝置的生產廠家并沒有對防腐技術與防塵技術予以高度重視，預置螺栓加密封膠及簡單的防銹防腐技術是較為常用的制造工藝，部分伸縮裝置僅是為了美觀而在裝置的表面加涂了兩層面漆涂料。該階段關于橋梁伸縮裝置的發展對于日后防腐防塵技術的發展與應用產生了消極的影響。

3.4 “SS”型專利伸縮縫

20世紀90年代末期，東南大學與當時我國江蘇省引進“毛勒”技術的相關技術工作人員聯合研究開發了“SS”型專利伸縮裝置，但是受各種客觀因素的影響，初期研究出來的產品多為40～60 mm的規格，當時梁體和錨固件都進行了金屬涂層處理工藝，但是并未對重要構件的防塵予以重視，研究人員結合橋梁伸縮裝置的不同定長要求，應用了電化學鍍鋅和熱浸鍍鋅兩種工藝實現了伸縮裝置的防腐目標，“SS”伸縮裝置所具備的性能與初期的“毛勒”或者其他進口伸縮縫的性能相持平，通過實踐應用明確了“SS”伸縮裝置在安裝后的使用壽命較為理想。

4 橋梁伸縮裝置防腐與防塵技術要點

4.1 防腐技術要點分析

在“FSS”和“SS”橋梁伸縮裝置大量投入應用的過程中，業內人士針對橋梁伸縮裝置的性能進行了綜合分析，并提出了問題：橋梁伸縮裝置的防腐工藝和防腐性能是否會對混凝土與伸縮裝置之間的聯合力產生影響？針對這一問題，東南大學的專家開展了進一步研究，并通過實驗分析了伸縮縫和錨固混凝土的聯結處的聯結效果，將疲勞加載的量值設置在0～700 kPa，實驗證明混凝土表面并未出現裂縫[4]。顯然，防腐技術的應用對于橋梁混凝土結構承載能力的提升具有重要的作用，而且不同的防腐措施和防腐技術對于伸縮縫的使用壽命也存在不同的影響。

錨固件與其他元件都存在銹蝕隱患，所以防腐技術需要結合伸縮裝置的使用年限，全方位地關注防腐技術的應用，在伸縮裝置的設計過程中就要提出相應的防腐要求，并將防腐要求貫穿于設計階段、生產階段、建設階段和施工維護階段。其中，生產階段應結合性價比選擇當前較為先進和應用效果良好的防腐技術，盡可能減少錨固件的焊接余渣和焊接界面。采購階段應按照標準要求進行材料的選擇，切勿為了降低伸縮裝置的生產成本而選擇劣質原材料，并且要結合圖紙和防腐措施進行材料的采購，保證采購材料滿足施工圖紙所規定的尺寸要求。在維護環節和施工環節，應做好防腐涂層的恢復工作，及時清除余渣，保證產品的敏感部位不接觸到水。

4.2 防塵技術要點分析

受到外部環境因素的影響，伸縮裝置縫內異物的處理是當前較為重要的一個問題，但是我國地域廣闊，農村道路或者地礦人稀地區的橋梁養護工程的從業人員人數嚴重不足，加之自然環境的影響，導致伸縮裝置縫內異物得不到及時處理。因此，可以在伸縮裝置縫縫體間置入防塵膠條，有利于車輛行駛中自動帶走伸縮縫內的異物。

參 考 文 獻

[1]彭大文.中日已建橋梁的無伸縮裝置方法綜述[J].工程力學，2001（a1）：896-900.

[2]穆祥純.論城市橋梁伸縮裝置的創新技術[J].特種結構，2015（2）：48-54.

[3]吳文彬.公路橋梁伸縮裝置的設計與施工[J].中國港灣建設，2007（2）：56-57.

[4]倪國葳，王興國，吳文彬.GQF型橋梁伸縮裝置的設計與施工[J].世界地震工程，2007（4）：184-188.