胶州湾跨海大桥海洋环境下环氧涂层钢筋的施工应用
2017-06-05
0 引言
新建青岛至连云港铁路位于胶东半岛南部，国家Ⅰ级建设标准，双线电气化，设计时速为每小时200公里，客货并重，兼顾疏港、城际铁路运输功能。青连铁路跨胶州湾特大桥主要为跨越双埠立交互通、城市道路、管线及胶州湾而设，桥梁跨胶州湾段落起止里程为DK9+663.34-改DK11+664.14，起点处位于胶州湾东岸滩涂内，距离既有堤坝38m，终点处位于胶州湾西岸滩涂内，距离岸堤15m。跨胶州湾部分上部结构为40孔50m简支箱梁，采用节段拼装湿接法施工。跨胶州湾部分位于海洋环境下的承台、墩柱为抵抗氯盐侵蚀，结构钢筋选用环氧涂层钢筋作为耐蚀钢筋。
环氧涂层钢筋是一种高科技产品，从上世纪八十年代始美国就开始了对这种钢筋材料的研究。目前它在欧美地区得到了广泛应用。当前桥梁工程领域所用的环氧涂层钢筋有三分之二产自美国。我国对环氧涂层钢筋的研究起步相对较晚，技术水平也相对落后，但是也能满足实用性要求。钢筋混凝土是工程领域不可或缺的建筑材料，但钢筋的腐蚀，特别是当混凝土结构处于海洋氯盐环境下时，其腐蚀破坏通常较为严重。在防止钢筋腐蚀的各种措施中，采用涂层钢筋是有效的方法之一。
1 环氧涂层钢筋概述
1.1 环氧涂层钢筋特性
环氧涂层钢筋是对普通变形钢筋进行除锈、清洗、打毛、加热后，用环氧树脂以电离子喷射的方式喷涂在钢筋表面，涂料固化、冷却后再对钢筋进行微孔处理制造出来的一种钢筋材料。化学稳定性良好的环氧涂层钢筋，其表面涂层必然是连续完整的，能够在钢筋表面形成一种隔绝水、氧等侵蚀性介质的的物理保护层，能够提高结构物抵御外界侵蚀的能力，延长其使用寿命。相对于其它涂层类型的钢筋来说，环氧涂层钢筋的制造成本较低，制造工艺更加简单，在耐磨性、防腐性、环保性方面表现更好；而相对于普通钢筋来说，除了防腐、耐磨以外，环氧涂层钢筋的混凝土保护层更薄，在工程应用方面具有无可比拟的优势。
1.2 环氧涂层钢筋使用特点
环氧涂层钢筋设计使用时与混凝土的粘结强度为无涂层钢筋的80%；锚固长度为无涂层钢筋的1.25倍；绑扎搭接长度受拉钢筋为无涂层钢筋的1.5倍；受压钢筋为1.0倍，且不应小于250mm；承载力、裂缝宽度和刚度的计算方法与无涂层钢筋构件相同，但裂缝宽度计算值应为无涂层钢筋的1.2倍，刚度计算应为无涂层钢筋的0.9倍。
2 环氧涂层钢筋的施工应用
2.1 环氧涂层钢筋的验收及吊装
跨胶州湾特大桥海上承台、墩身耐蚀钢筋在钢筋加工场内集中加工。环氧涂层钢筋存放时，单独划分存放区域与普通钢筋隔离。钢筋到达现场后检查每捆钢筋的合格标记，采用高强度尼龙带进行吊装，不得使用钢丝绳吊装涂层钢筋，在吊装过程中小心谨慎操作，同时尽量减少吊装次数，钢筋长度大于6m时采用多点吊装，接触环氧涂层钢筋的区域设置软质塑料垫片，严禁在地上或其它钢筋上拖拽、掉落或承受冲击荷载，损坏涂层。
堆放时，环氧涂层钢筋与地面间架空并设置保护性支撑，各捆环氧涂层钢筋之间，以垫木隔开，支撑的间距和垫木的间距应小到足以防止成捆钢筋下垂，成捆堆放层数不超过5层，无涂层钢筋与环氧涂层钢筋分开堆放。环氧涂层钢筋在施工现场的贮存期不宜超过3个月，存放期间，采用不透光的黑色塑料布包裹，以避免环氧树脂涂层因紫外线照射引起涂层的褪色和老化。尽可能减少贮存数量，“先进先用，后进后用”原则。
2.2 环氧涂层钢筋的加工
弯制钢筋时，要确保作业环境温度在5℃以上；若采用冷弯工艺，必须用尼龙套筒或塑料套筒�|在与环氧涂层钢筋接触法的支座和芯轴等区域，接触的平面上铺设布垫层，严防土层被接触到的金属物挤压或被损坏。涂层钢筋的弯曲直径，对直径d≤20mm钢筋，至少要在4d以上；对直径d>20mm钢筋，至少要达到6d，同时将弯曲速度控制在8r/min以内（采用厂家提供专用芯轴可有效防止弯曲部位裂缝）。
采用绞丝机、砂轮锯对涂层钢筋进行切断、绞丝加工时，在直接接触涂层钢筋的部位，应垫以缓冲材料；严禁采用气割方法切断涂层钢筋。 2.3 环氧涂层钢筋的安装
为了在不破坏环氧涂层的前提下确保钢筋绑扎结实、牢固，应该使用专用包胶铅丝，用十字交叉钢筋绑扎成“X”形，严谨直接用金属丝进行钢筋绑扎。
环氧涂层钢筋与无涂层钢筋严谨有电连接，应该使用与涂层钢筋配套的套筒和螺母机型钢筋的连接，然后使用专用材料对连接处进行修补。
墩身模板吊装时设专人指挥，避免在操作过程中损伤涂层。架立环氧涂层钢筋后，钢筋上不得放置重物，任何人不得在钢筋上行走。安装完后加强检查，及时修补破损处，带破损处的新涂料彻底固化后再开始浇筑混凝土。用专用塑料环形垫块固定钢筋和模板，但是该定位垫块必须在钢筋绑扎工序前安装完毕。
在浇注混凝土时选用合适的振捣方法或采取必要的措施，插入式振动器振捣时，用塑料或橡胶将振动器包覆，以防环氧涂层遭到破坏。砼布料时不得冲击涂层钢筋，以防损坏。
2.4 环氧涂层钢筋的修补
在搬运钢筋或者在钢筋施工中，如果不慎损坏了钢筋表面的环氧涂层必须专用材料及时修补，修补材料通常由钢筋生产厂家提供。修补时，先用温和的清洗剂将破损的涂层和该部位钢筋表面的锈迹清理干净，确保该处没有残留油脂。修补时如果作业环境的相对湿在85%以上，必须用电热吹风器进行除湿。修补时注意把控新涂料与原涂层的搭接范围，新涂层厚度至少达到180μm，但是尽量不要使原涂层厚度增加。
一般来说，环氧涂层被破坏到以下程度后就没必要进行修补，必须将其废弃换新：
①破损长度超过50mm，或者破损面积超过25mm2（不包括钢筋剪切端头的修补面积）。
②1m长度内出现三个破损点，即使每处破损长度小于50mm，或者破损面积在25mm2内，都应该废弃。
③环氧涂层钢筋切下并弯曲的一段上，涂层有六出破损。
现场环氧涂层钢筋修补剂采用环氧涂层钢筋生产厂家专用修补剂，修补剂分为AB组份，使用时进行调和使用。修补剂为非易燃易爆产品，储存在阴凉干燥处，避免阳光直接照射，不用时将桶盖封闭；在使用过程中A、B两组份的取料工具采用可定量量勺，取料工具应分开，不可互混，避免交叉污染而使修补剂固化；使用时根据温度的高低，A、B组份的配比在一定范围内可以调整，混合时一定要将混合物均匀达到一致的颜色；修补剂混合后在常温下混合容器中硬化时间为15分钟，应注意混合量与施工速度配合，否则容易浪费；用1寸毛刷涂刷修补剂与钢筋切割端头或漏点出，修补剂干燥环境下常温固化养护时间为1小时左右，在高温潮湿环境下养护需要2小时；完工后，将工具和混料桶用二甲苯或松香水洗干净，下次备用，若修补液混合后凝固太快，可掺入少量酒精减缓凝固。
3 结论
跨胶州湾特大桥海上部分下部结构环氧涂层耐蚀钢筋的在施工过程中严格遵照相关规范进行，在各个重要工序中把握关键要点，取得了良好的效果，总结出一整套的施工经验和方法，实际使用中有效的解决了氯盐环境钢筋混凝土结构钢筋腐蚀的问题。环氧涂层耐蚀钢筋的在现场的规范化使用，不仅确保了施工质量，同时提升了企业形象，取得了良好的社会效益，伴随着环氧涂层耐蚀钢筋在侵蚀环境下的广泛应用，可以将此施工经验推广使用。
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