淺談山東省高速公路橋梁水泥混凝土防撞護欄腐蝕狀況及防護措施

李 峰，閆炳潤，閆文民

（青島潤邦防水建材有限公司，山東 青島 266321）

1 概 況

1.1 山東省高速公路基本情況

截至2022年，山東省公路通車里程達28.68萬km，公路密度為183 km/km2，均居全國第3位。全省高速公路通車里程達到7 473 km，實現了“縣縣通高速”，高速公路通車里程重回全國第一方陣。另外，山東省高速公路的行車舒適度進一步提升，“十三五”期間，山東省對G2京滬（萊蕪—臨沂）、G20青銀（青島—濟南）、S29濱博（淄博段）、G3京臺（泰安—棗莊）、G22泰萊高速、G1511日蘭高速（菏澤段）、濟南饒城高速等重要通道進行四改八提升擴建，交通通暢率大幅提升，交通事故率大幅下降。根據山東省交通規劃，“十四五”期間山東省將對沈海、日蘭等高速繼續進行提升擴建，新建項目也較多，通車里程突破10 000 km，逐步形成“九縱五橫一環七連”高速公路布局，繼續鞏固山東省高速公路通車里程位居全國第一方陣。

1.2 山東地區高速公路橋梁護欄基本情況

山東省高速公路建設自20世紀90年代開始，已有30年的建設和運營歷史，高速公路的建設促進了社會經濟的發展，高速公路建設技術也得到不斷提升。隨著社會經濟水平的提高，山東省的機動車保有量也不斷增長，針對高速公路的安全標準也進一步提升，《公路工程安全技術規范》由JTGF9—2015代替了JTJ076—95。目前山東省的高速公路橋梁防撞護欄主要以水泥混凝土護欄為主，金屬護欄較少。水泥護欄按照外形分SA級和SS級，高度由原來的90 cm提升到現在的110 cm，護欄的寬度由底部50cm漸變到頂部20 cm，護欄的水泥混凝土強度等級由C30提升到C40。

防撞護欄是橋梁建成后行車過程中唯一可見、影響造型美觀的外露工程，混凝土的質量好壞直接影響工程形象和行車安全系數。橋梁防撞護欄受外界影響的因素較多，各種不利因素對橋梁防撞護欄造成侵害。山東省屬于暖溫帶季風氣候，四季分明，降水集中，雨熱同季，春秋短暫，冬夏較長。另外山東省的海岸線較長，所以各條高速公路情況各異。根據調研，主要把山東省的高速公路按路域所處環境劃分為：內陸地區（濟南、淄博、德州、濟寧、菏澤、臨沂、泰安、棗莊、聊城），膠東半島（煙臺、威海、青島），沿海地區（濰坊、東營、濱州、日照）。內陸地區高速公路橋梁防撞護欄的主要病害為雨水侵蝕和冬季雨雪天氣融雪劑的腐蝕。膠東地區為多雪地帶和沿海高鹽霧區交叉區域，對護欄的影響來自融雪劑和高鹽霧。沿海地區的影響主要是高鹽霧對混凝土的影響。根據調研情況分析，山東省的高速公路橋梁防撞護欄腐蝕情況為：膠東半島腐蝕最為嚴重，沿海地區一般腐蝕，內陸地區較輕。

1.3 山東地區高速公路橋梁護欄病害基本情況

綜上所述，導致山東省高速公路橋梁防撞護欄損害的主因為融雪劑及環境因素造成的侵害。常見的融雪劑是以氯鹽為主要成分的無機融雪劑，如氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等，通常稱做“化冰鹽”。其優點是價格便宜，是有機融雪劑的1/10，但它對橋梁結構物的破壞非常大。另一類是以“醋酸鉀”為主要成分的有機融雪劑，該類融雪劑的融雪效果好，無污染、無損害，但價格比較貴，很少用于高速公路上。融雪劑對水泥混凝土防撞護欄的侵蝕、腐蝕、中性化、凍融破壞，幾年時間就能使護欄出現裂紋、混凝土剝落、漏筋等現象，嚴重影響防撞護欄的使用壽命和外觀形象，病害嚴重時護欄鋼筋嚴重銹蝕，會削弱防撞護欄的安全性能，造成安全隱患（見圖1）。

圖1 護欄的損壞狀態

2 山東地區高速公路橋梁護欄防護現狀

從山東省高速公路橋梁防撞護欄的防護現狀來看，因早期的高速公路防撞護欄未做防腐蝕設計，往往是發現被腐蝕后再對護欄進行修補防護，如威烏高速、沈海高速、青蘭高速等，都對護欄做了后期防護處理，效果很好。膠州灣跨海大橋在建造設計時就有護欄保護措施，至今效果非常好，其他高速公路很少做防護措施，護欄腐蝕嚴重。

調研發現，目前山東省高速公路橋梁防撞護欄防護所涉及的功能性材料分為：環氧涂膜類、水性高分子涂膜類、滲透性硅烷浸漬類等。根據破損情況不同，工藝各有不同，導致修補質量參差不齊。根據調研，高分子涂膜類（氟硅類）效果較好，硅烷類次之，環氧類效果比較差。

3 常用防護材料的性能介紹

3.1 環氧涂膜類材料

環氧類涂層分為環氧封閉底漆、環氧中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆。該防腐涂層具有良好的耐堿性、附著性和耐蝕性，底層涂料（環氧樹脂封閉漆）具有良好的滲透能力，表層涂料（氟碳面漆）具有耐老化性、耐久及美觀等特點。三種涂料之間具有相溶性。涂層與混凝土表面的黏結力大于1.5 MPa，涂層厚度控制在250~350μm。表1為涂層體系主要性能指標。

表1 環氧涂膜類材料涂層體系主要性能指標

3.2 高分子涂膜類材料（S HJ S聚硅氧烷防腐防水涂料）

SHJS聚硅氧烷防腐防水涂料是以聚氨酯天然膠乳為成膜物，外加硅氧烷、氟碳為防腐劑，與天然礦物粉料混配，經過精密合成形成一種功能性涂料，不但防腐、防水，并且涂膜細膩漂亮，顏色可調，耐污染抗凍溶，自潔性好且環保，是城市道橋、防撞墻及橋欄、橋墩，以及海港工程鹽霧區等建筑物的最佳防腐涂料。該涂料是單組份水性涂料，施工簡單方便。

該防腐涂層能夠隔離外界環境中腐蝕性介質對水泥混凝土表面的腐蝕，減緩對水泥混凝土的破壞。其作用是利用涂料滲透和涂層屏蔽的特點，滲透到混凝土內部，增加混凝土的密實度，徹底封閉混凝土的毛細孔，阻止CL-等有害物質對水泥混凝土的破壞，從而保證水泥混凝土使用壽命。在高速公路橋梁護欄施工中，涂層厚度控制在400~600μm，防腐涂膜具有經濟、美觀、長效、施工便捷的優點。表2為涂層體系主要性能指標。

表2 S HJ S聚硅氧烷防腐防水涂料涂層體系主要性能指標

3.3 硅烷類材料（異丁基（烯）三乙氧基硅烷浸漬液）

異丁基（烯）三乙氧基硅烷浸漬液具有優異的滲透性，只需較少的涂覆量即可達到優異的保護效果，保持混凝土自然外觀，大幅降低混凝土毛細孔吸水率，大幅降低氯離子侵蝕、凍融破壞、鋼筋腐蝕及霉菌滋生，具有優良的耐化學性、耐候性、耐磨性、耐沾污性和自潔功效，并保持混凝土的透氣性。

硅烷特殊的小分子結構與混凝土基材有著良好的親和力，能輕易滲透到混凝土內部，硅烷活性成分與暴露在酸性和堿性環境中的空氣及基底中的水分產生化學反應，生成羥基團。這些羥基團將與基材及其本身產生交聯、堆積，在毛細孔的內壁結合，最終在混凝土的毛細孔表面形成一層牢固的憎水性有機硅網絡保護層，能夠有效地阻止外部水分和有害物質的入侵，并讓內部水氣和有害氣體逸出，從而大大提高混凝土結構的防水性、耐鹽堿性、抗凍融性等特性，防腐設計壽命達15 a以上。表3為混凝土硅烷浸漬保護性能指標。

表3 混凝土硅烷浸漬保護性能指標

4 施工工藝（以高分子涂膜類材料為例）

4.1 混凝土基層處理

對混凝土表面的浮灰、浮漿、夾渣、苔蘚以及疏松部位進行打磨或高壓沖洗，針對防撞墻根部破損嚴重部位應重點處理。對破損缺陷部位用SHJS高聚物碳鋼修補料或丙乳砂漿進行修補。該修補材料可做到早期強度高，后期不衰減，對很多病害部位做到一次性根除。材料本身有很強的防水耐腐蝕、耐凍融、抗紫外線能力，修補材料具有高抗拉性、高耐磨性、高抗壓性，施工方便，效率高，較高的黏結力等優點，可實現超薄修補。圖2為防撞護欄修補現場。

圖2 防撞護欄修補現場

4.2 S HJ S聚碳硅氧烷封閉底漆

第一道涂刷為聚碳硅氧烷封閉底漆，首先將底涂攪拌均勻，根據天氣、施工環境、基面的干燥程度進行合理化施工。密閉底漆對混凝土具有良好的浸潤性、附著力、滲透性、斥水性和耐氯離子，該材料能夠比較容易地滲透到混凝土表面內部，將空隙封閉，增加混凝土的致密度和強度，對防腐涂層的黏結力起到至關重要的作用。

4.3 S HJ S聚碳硅氧烷中間漆

底漆涂刷30 min后可進行中間漆的涂刷。中間漆的作用為增加與底漆和面漆的結合力，并達到涂層厚度，具有良好的阻水性、耐堿性和抗氯離子滲透性，增強防腐涂層的黏結力。中間漆涂刷兩遍，厚度控制在400~600μm，涂層的顏色可調，可做成反光效果，效果較好。圖3為防撞護欄修補現場。

圖3 防撞護欄修補現場

4.4 S HJ S聚碳硅氧烷面漆

待中間漆干燥后（約30 min），方可進行面漆涂刷，面涂必須涂刷均勻，不要有流淌現象發生。面漆可增加涂層防腐性能，具有保光、保色、耐候、長效等特性。施工后24 h內不濕水，應自然風干，并應保持已處理表面至少干燥48 h以上。

5 結語

為增強山東省高速公路橋梁防撞護欄的耐久性、安全性，對山東省高速公路橋梁防撞護欄進行了跟蹤調研，對各種防護措施進行了對比。高速公路橋梁防撞護欄是橋梁建成后行車過程中可見的影響造型美觀的外露工程，混凝土的質量好壞直接影響工程形象和行車安全系數。對防撞護欄的防護工作應該從設計開始加以重視，施工中選擇合適的防護材料，，日常養護中應對護欄進行預防性防護，提升防護水平，從而促進山東省高速公路良性發展，使山東省由“交通大省”向“交通強省”轉變。