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海底隧道的防腐设计因素方法及程序
  加入时间:2011年6月8日11:24
 
    调查资料表明,地层中的碳化作用、细菌、硫酸盐侵蚀、(衬砌表面水泥的)集料的碱化反应、地层里偶然出现的间层和感应电流的侵蚀等,都是潜在的腐蚀因素。而氯化物对钢筋的腐蚀,对大海峡隧道衬砌是一个最严重的风险

    面临地下水的氯化物严重和静水压力甚大的状况,至少要用高密度不渗透的预制混凝土管片。在这样不利的地层下施工,还要采取其他保护措施,包括高质量的环向注浆加固层和整环接缝的密封垫片。但对衬砌的进一步保护,仍然需要依靠混凝土管片自身耐用性的提高。

    可选用的方法是增加钢筋保护层和混凝土施工掺合料,同时用镀锌和不锈钢钢筋以及阴极保护。阴极保护的现行技术还不能充分确保数千米长的隧道衬砌,反而会造成钢筋骨架分离。因而,用于阴极保护的设备装置还须进一步研制。

    钢筋上涂环氧粘合料

    对衬砌的两个保护系统进行了测试,发现大多数有效的防腐方法,是在管片的背面应用涂膜和使用涂在钢筋上的环氧粘合料(BECR)。在受控状态下,钢筋施受涂膜,并埋置在混凝土里。钢筋施受涂膜在隧道施工中具有不易损坏的优点,而管片上的涂膜易遭损坏。

    基于最初调查研究的结论,招投标设计中已将两种方法作为比较方案。比较的结果是,采用在钢筋上涂膜的方案成本低,受益率高。富有成功经验的丹麦MT财团也选择了这个方案。这样斯多贝尔特大海峡东面航道隧道衬砌的防腐,就采用了在钢筋上涂上环氧粘合料的方法。

    防腐机理研究

    尽管斯多贝尔特大海峡隧道所处的地质环境条件很差,仍然要求隧道能使用10O年。设计者利用模型对防腐工艺进行了研究,认识到腐蚀通常有4种机理:

    (1)钢筋锈蚀;

    (2)碱一硅反应;

    (3)化学反应(如:酸化);

    (4)冻融引起管片爆裂。

    影响以上因素的最重要的两个参数是水和盐。对管片的具体不利影响因素有:隧道处于侵蚀性的地质环境中,地下水含有C1-19.000ppm、SO42-:1.900ppm,地下水的最高压力可达0.8Mpa。隧道衬砌内充满着温热、潮湿和有害气体(包含柴油烟),随着压力和气体流动而受到侵蚀作用。

    衬砌综合防腐措施

    所有这些不利条件要求对隧道衬砌进行必要的防腐处理,基本对策如下所述:

    (1)在隧道外侧形成环形注浆区,以阻止氯、酸的侵入;

    (2)采用高强度、密实混凝土管片和接缝防水密封条,以保证隧道衬砌不漏水;

    (3)对钢筋笼浸以环氧,形成环氧涂层;

    (4)在管片中布置了测试腐蚀情况的传感器、根弦式应变传感器和振弦式孔隙水压计。

    管片混凝土的水灰比只有0.35,在混凝土配方中加入粉煤灰、微硅和外加剂,以使混凝土具有较高的早期强度、高密实度和低渗透性。规定管片对氯化物的扩散系数为6×10-13'm/s,对水的渗透系数为0.25×10-13m/s。

    钢筋笼的防腐程序是:采用喷气法对钢筋定除尘锈→将钢筋笼加温至200~240C→钢筋笼放在环氧池中浸4秒钟,以形成150~450μm厚的涂层。

    钢筋笼与混凝土的保护层为3.5cm,含钢量为800N/m3室内系列试验表明,浸过环氧的钢筋笼在结构上没有明显的不利影响。

    钢筋混凝土管片的养护方法是:先在45℃温度下养护3.5h以上,然后在20℃室温下养护3.5h以上,最后脱模放在堆场中自然养护240h,强度可达到70MPa。



文章来自:中国防腐网
文章作者:信息部
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