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摘要：在西格二线跨线桥的施工中，针对盐岩地区卤水和盐岩对混凝土的腐蚀机理进行了剖析，针对膨胀性化学腐蚀和盐湖地区特殊环境下物理腐蚀对混凝土的破坏机理提出了从基础到桥面一整套综合防腐措施。
关键词：盐湖桥梁 膨胀性化学腐蚀 防腐
0 引言
由中铁二十一局施工的青藏线西格段二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥，给察尔汗矿产资源的外运和人们的出行提供了方便，同时也为青藏铁路西格段的行车安全提供了保障。K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，察尔汗盐湖是中国最大的内陆盐湖，地质特殊，且底下含有大量的卤水，盐岩及卤水对钢筋混凝土的腐蚀性极强，为了修建好这中国盐湖第一桥，根据多年施工经验，在基础处理中采用油毡、沥青、沥青砖、沥青混凝土、防水土工膜和在主体混凝土中加防腐剂和在混凝土表面涂刷新型防腐涂料用来解决混凝土的防水、防腐，这些综合措施的应用取得了很好的防水、防腐效果。
1 工程概况
青藏线西格二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，察尔汗盐湖是中国最大的内陆盐湖，有着中国“死海”之称，它是中国最大的内陆盐湖，享有“万丈盐桥”的美誉，这里含有丰富的氯化镁、氯化钾等矿物质，这些矿物质经过加工后，对增加农作物、经济作物产量有着巨大的贡献。氯化钾、氯化镁虽然是中性盐类，且无毒，但对混凝土建筑物有很强的腐蚀性，而且在这盐湖中存在大量的卤水，卤水也对混凝土建筑物有很强的腐蚀性，这就对我们所浇筑的钢筋混凝土建筑物的防水、防腐有较高的要求。
2 混凝土的腐蚀类型
混凝土的腐蚀分为三种类型：
2.1软水腐蚀（溶出性腐蚀）
当混凝土建筑物长期与软水接触时，混凝土中的氢氧化钙将很快溶解，在流动水和压力水的作用下，氢氧化钙将不断溶解流失，一方面使混凝土变的疏松，另一方面也使混凝土的碱度降低。而水泥水化物（水化硅酸钙、水化铝酸钙等）只有在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙的不断溶出又导致了其他水化产物的分解溶蚀，最终使混凝土破坏。
2.2溶解性化学腐蚀
溶解在水中的酸类和盐类可以与混凝土中的氢氧化钙起置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的物质，使混凝土结构破坏。环境水中所含游离碳酸、盐酸、镁盐越多，水溫越高，侵蚀越严重。
2.3膨胀性化学腐蚀
当混凝土与含氯盐的水（卤水）接触时，可产生膨胀性化学腐蚀，尤其对钢筋混凝土的腐蚀更为严重。卤水沿混凝土中的毛细通道，与钢筋接触后，将钢筋腐蚀，使钢筋膨胀，导致混凝土开裂，形成恶性循环，最终使混凝土严重破坏。
盐湖地区中含有的盐类与卤水的腐蚀就是膨胀性化学腐蚀，本文就膨胀性化学腐蚀的腐蚀机理与防护措施进行分析。
3 腐蚀机理
3.1化学腐蚀
在盐湖地区，由于空气和盐岩中含有大量的氯离子，氯离子半径小且渗透性极强，所以它能加剧混凝土结构的破坏，其腐蚀机理如下：氯离子的随着卤水从钢筋混凝土中的毛细通道侵入，很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，经过化学反应，取代钝化膜中的氧离子，使钢筋表面起保护作用的氧化铁变为无保护作用的氯化铁，化学方程式Fe2O3+6Cl-+3H2O=2FeCl3+6（OH）-。氯化铁在卤水中形成结晶体，随后即膨胀，导致了混凝土保护层开裂，裂缝顺筋由细至宽、由短至长。混凝土保护层开裂后，氯离子的又随着卤水大量侵入，导致钢筋混凝土的进一步腐蚀，形成恶性循环。
由于混凝土本身为碱性，主要物质为Ca（OH）2，而氯离子为酸性，氯离子与Ca（OH）2反应变成中性化的易溶物氯化钙：Ca（OH）2+ 2Cl1-= CaCl2（中性易溶）+ 2OH2-；同时，侵入的水、气、氯离子与钢筋表面的磷发生化学反应，导致钢筋腐蚀。钢筋被腐蚀后，体积膨胀（大概为2.5倍），促使混凝土产生裂纹。腐蚀物质从裂纹处进一步侵入，加强钢筋的腐蚀，体积继续膨胀，从而降低了混凝土的强度，破坏混凝土的结构，大大缩短桥梁的使用寿命。
3.2物理腐蚀
由于盐湖气候比较干旱，蒸发量大于降水量。所以空气中的盐分由钢筋混凝土中的毛细通道侵入，侵入物质中的水分子大量蒸发，导致盐分结晶，结晶物质越来越多，形成结晶膨胀，致使混凝土保护层剥落，钢筋外露，形成钢筋混凝土的剥蚀现象。
4 钢筋混凝土腐蚀的防护措施
青藏线西格段二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，地质特殊，腐蚀性较强，为了防止该钢筋混凝土建筑物的腐蚀，混凝土采用高密实度、高强度的混凝土和在混凝土中加防腐剂，并且在混凝土表面涂防腐涂料，必要时在混凝土四周铺设油毡、防水土工膜以及砌筑沥青砖和增加钢筋的混凝土保护层为最有效的防腐措施。由于在钢筋混凝土的腐蚀中，钢筋最先遭到破坏，因此钢筋性能的稳定性直接关系到建筑物的最终寿命，所以钢筋采用环氧树脂涂层钢筋，环氧树脂涂层钢筋表面的环氧树脂能有效的将腐蚀物质和钢筋隔离，保护钢筋不被腐蚀。以保持钢筋混凝土建筑物的耐久性、耐用性，达到使用寿命。
4.1基础处理施工工艺
K735+420与K747+676 两座跨铁路线桥基础位于岩盐上，将基坑开挖到设计标高后，基坑四周各设积水坑一个，井点法排水，待卤水降至基坑表面以下，采用两层油毡将基坑坑壁及坑底隔离，油毡搭接采用沥青热熔，以确保基坑的防水以及防腐效果。然后换填1.5m片石，片石中间掺加砂夹石填塞缝隙，用机械夯夯实。夯实平整，在砂夹石表面铺设复合土工膜隔水层，土工膜上铺设30cm厚的沥青混凝土垫层，采用重型机械碾压沥青混凝土，使其平整。然后在沥青混凝土顶面做两油一毡（一层热沥青、一层油毡、一层热沥青）隔离层，最后支架钢模板，进行桥台基础混凝土浇注施工。基础混凝土采用高密实度、高强度混凝土，浇注时严格按照施工配合比施工，浇注完毕后，混凝土基础襟边、四壁、以及基坑边坡各涂两道热沥青，并在基础混凝土襟边上部和外部砌筑沥青砖，沥青砖是将砖泡在热沥青中，5min后取出，作为砌筑材料，热沥青为粘接材料，最后采用盐岩分层回填基础襟边和边坡，采用机械夯夯实。
底层铺设油毡是为了更好的防水与防腐，复合土工膜的铺设有力的阻止了夹层渗出的氯水化合物对抛填片石的腐蚀。30cm的沥青混凝土在经过重型机械的碾压起到了防止基坑底部抛填片石的腐蚀和基础防腐的效果。沥青混凝土顶面上做的一油两毡隔离层阻止了地表、夹层中渗出的卤水和盐分对基础的浸泡和对混凝土的腐蚀。在基础混凝土施工中严格按照施工配合比施工，混凝土浇筑完毕后达到高密实度和高强度后，才可以进行下一道工序的施工，混凝土中防腐剂的添加我们派专人计量，混凝土浇注后7日内不得受雨水和卤水以及其他水源的浸泡，基础混凝土襟边上部和外部砌筑的沥青砖是为了防止回填盐岩将混凝土表层涂刷的防腐涂层和沥青破坏，导致基础混凝土遭到侵蚀。只有这样层层的保护地基基础和混凝土才不能受到外部有害物质的侵蚀，不影响建筑物的质量和安全。
4．2桥台混凝土防腐处理
岩盐地区的空气中含有大量的盐分，对混凝土和钢筋具有很强侵蚀性，所以采用高密实度、高强度混凝土和环氧树脂涂层钢筋。混凝土按侵蚀度等级以54kg/m3掺加 WQ8防腐剂，环氧树脂涂层
K735+420与k747+676跨线桥基坑和基础混凝土防腐示意图
施作时，钢筋在绑扎之前要确保钢筋清洁，确保钢筋上面没有粘有氯化镁、氯化钾等对钢筋有腐蚀性的物质，钢筋对焊接头要涂刷两道环氧树脂防腐涂料。桥台混凝土的保护层为高密实性和高强度混凝土，厚度为72.5mm，大于规范规定的50mm，然后严格按照WQ8防腐剂混凝土配合比施工，充分振捣，以确保WQ8防腐剂混凝土的高密实度和高强度。对于桥台外露混凝土面均涂两层RC-GUARD（堪能）防腐涂料，来保护混凝土的耐久性。
混凝土配合比设计示例
强度
等级 水泥 细骨料 粗骨料 水 外加剂（WQ8） 水灰比 坍落度mm 稠度
mm 水泥标号 试配强度
每方用料量 C50 492 522 1219 167 54 0.34 30-50 35 52.5 59.9
理论配合比 C50 1 1.06 2.48 0.34
每方用料量 C40 397 553 1291 159 54 0.40 30-50 46 42.5 48.2
理论配合比 C40 1 1.39 3.25 0.4
混凝土中加的WQ8防腐剂可以抑制腐蚀性物质对混凝土和预埋金属件的侵蚀，增加混凝土的抗冻融性和避免混凝土构造遭到破坏，延长混凝土结构寿命。环氧树脂涂层钢筋表面的环氧树脂不与酸、碱不发生反应，且具有很高的化学稳定性，同时还具有延性大，干缩性小，与钢筋表面有极佳的粘接性等特点，因而是钢筋表面制作防腐保护膜的理想材料；涂刷在钢筋表面的环氧树脂既要保证作为防腐保护膜的厚度，又要保證钢筋的连接性、可弯性、而且要对氯化物的渗透性有足够的抵抗力，经过盐度试验，涂刷在钢筋表面的环氧树脂不起泡、不锈蚀。混凝土表层的RC-GUARD（堪能）防腐涂料是一种无色、无味、无毒、无酸碱性混凝土防腐涂料，这种材料在保护混凝土的同时，并且保持了原由气体交流的特性，在混凝土表面形成一层屏蔽阻隔层。以阻止氯离子、二氧化碳等腐蚀介质侵入混凝土，造成混凝土腐蚀，还可以增加混凝土的耐侯性、长效性、耐强紫外线和盐分腐蚀，可以有效的防止在保护期内出现的粉化、变色、脱落、开裂等现象，又可以增加混凝土表面平整度、疏松度和强度；它在混凝土表面涂刷后，渗透到混凝土内部发生化学反应，生成新的物质填充在混凝土内的毛细通道中，与混凝土溶为一体，可以抵抗空气中氯离子的侵蚀，并且还可以多方
面改变混凝土的品质，能大大延长混凝土的使用寿命，它还具有特殊的渗透能力和自我修复功能。
桥台混凝土防腐示意图
五、结束语
以往在实际过程中发现一些腐蚀时，人们都很注重软水腐蚀（溶出性腐蚀）、溶解性化学腐蚀和盐类膨胀性化学腐蚀，但盐类膨胀性化学腐蚀，它比其他类型的腐蚀严重的多，应该充分重视。对盐岩地区的钢筋混凝土建筑物的腐蚀防护，采用高密实度混凝土和高强度混凝土以及增加钢筋保护层的厚度对抑制盐类腐蚀都具有较好的作用，本文从以上方面的大胆尝试，为盐岩地区桥梁防腐做出了有益的探索。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：盐湖桥梁 膨胀性化学腐蚀 防腐
0 引言
由中铁二十一局施工的青藏线西格段二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥，给察尔汗矿产资源的外运和人们的出行提供了方便，同时也为青藏铁路西格段的行车安全提供了保障。K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，察尔汗盐湖是中国最大的内陆盐湖，地质特殊，且底下含有大量的卤水，盐岩及卤水对钢筋混凝土的腐蚀性极强，为了修建好这中国盐湖第一桥，根据多年施工经验，在基础处理中采用油毡、沥青、沥青砖、沥青混凝土、防水土工膜和在主体混凝土中加防腐剂和在混凝土表面涂刷新型防腐涂料用来解决混凝土的防水、防腐，这些综合措施的应用取得了很好的防水、防腐效果。
1 工程概况
青藏线西格二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，察尔汗盐湖是中国最大的内陆盐湖，有着中国“死海”之称，它是中国最大的内陆盐湖，享有“万丈盐桥”的美誉，这里含有丰富的氯化镁、氯化钾等矿物质，这些矿物质经过加工后，对增加农作物、经济作物产量有着巨大的贡献。氯化钾、氯化镁虽然是中性盐类，且无毒，但对混凝土建筑物有很强的腐蚀性，而且在这盐湖中存在大量的卤水，卤水也对混凝土建筑物有很强的腐蚀性，这就对我们所浇筑的钢筋混凝土建筑物的防水、防腐有较高的要求。
2 混凝土的腐蚀类型
混凝土的腐蚀分为三种类型：
2.1软水腐蚀（溶出性腐蚀）
当混凝土建筑物长期与软水接触时，混凝土中的氢氧化钙将很快溶解，在流动水和压力水的作用下，氢氧化钙将不断溶解流失，一方面使混凝土变的疏松，另一方面也使混凝土的碱度降低。而水泥水化物（水化硅酸钙、水化铝酸钙等）只有在一定的碱度环境中才能稳定存在，所以氢氧化钙的不断溶出又导致了其他水化产物的分解溶蚀，最终使混凝土破坏。
2.2溶解性化学腐蚀
溶解在水中的酸类和盐类可以与混凝土中的氢氧化钙起置换反应，生成易溶性盐或无胶结能力的物质，使混凝土结构破坏。环境水中所含游离碳酸、盐酸、镁盐越多，水溫越高，侵蚀越严重。
2.3膨胀性化学腐蚀
当混凝土与含氯盐的水（卤水）接触时，可产生膨胀性化学腐蚀，尤其对钢筋混凝土的腐蚀更为严重。卤水沿混凝土中的毛细通道，与钢筋接触后，将钢筋腐蚀，使钢筋膨胀，导致混凝土开裂，形成恶性循环，最终使混凝土严重破坏。
盐湖地区中含有的盐类与卤水的腐蚀就是膨胀性化学腐蚀，本文就膨胀性化学腐蚀的腐蚀机理与防护措施进行分析。
3 腐蚀机理
3.1化学腐蚀
在盐湖地区，由于空气和盐岩中含有大量的氯离子，氯离子半径小且渗透性极强，所以它能加剧混凝土结构的破坏，其腐蚀机理如下：氯离子的随着卤水从钢筋混凝土中的毛细通道侵入，很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，经过化学反应，取代钝化膜中的氧离子，使钢筋表面起保护作用的氧化铁变为无保护作用的氯化铁，化学方程式Fe2O3+6Cl-+3H2O=2FeCl3+6（OH）-。氯化铁在卤水中形成结晶体，随后即膨胀，导致了混凝土保护层开裂，裂缝顺筋由细至宽、由短至长。混凝土保护层开裂后，氯离子的又随着卤水大量侵入，导致钢筋混凝土的进一步腐蚀，形成恶性循环。
由于混凝土本身为碱性，主要物质为Ca（OH）2，而氯离子为酸性，氯离子与Ca（OH）2反应变成中性化的易溶物氯化钙：Ca（OH）2+ 2Cl1-= CaCl2（中性易溶）+ 2OH2-；同时，侵入的水、气、氯离子与钢筋表面的磷发生化学反应，导致钢筋腐蚀。钢筋被腐蚀后，体积膨胀（大概为2.5倍），促使混凝土产生裂纹。腐蚀物质从裂纹处进一步侵入，加强钢筋的腐蚀，体积继续膨胀，从而降低了混凝土的强度，破坏混凝土的结构，大大缩短桥梁的使用寿命。
3.2物理腐蚀
由于盐湖气候比较干旱，蒸发量大于降水量。所以空气中的盐分由钢筋混凝土中的毛细通道侵入，侵入物质中的水分子大量蒸发，导致盐分结晶，结晶物质越来越多，形成结晶膨胀，致使混凝土保护层剥落，钢筋外露，形成钢筋混凝土的剥蚀现象。
4 钢筋混凝土腐蚀的防护措施
青藏线西格段二线应急工程K735+420、K747+6761-20m先张法预应力混凝土跨线桥位于柴达木盆地南部的察尔汗盐湖上，地质特殊，腐蚀性较强，为了防止该钢筋混凝土建筑物的腐蚀，混凝土采用高密实度、高强度的混凝土和在混凝土中加防腐剂，并且在混凝土表面涂防腐涂料，必要时在混凝土四周铺设油毡、防水土工膜以及砌筑沥青砖和增加钢筋的混凝土保护层为最有效的防腐措施。由于在钢筋混凝土的腐蚀中，钢筋最先遭到破坏，因此钢筋性能的稳定性直接关系到建筑物的最终寿命，所以钢筋采用环氧树脂涂层钢筋，环氧树脂涂层钢筋表面的环氧树脂能有效的将腐蚀物质和钢筋隔离，保护钢筋不被腐蚀。以保持钢筋混凝土建筑物的耐久性、耐用性，达到使用寿命。
4.1基础处理施工工艺
K735+420与K747+676 两座跨铁路线桥基础位于岩盐上，将基坑开挖到设计标高后，基坑四周各设积水坑一个，井点法排水，待卤水降至基坑表面以下，采用两层油毡将基坑坑壁及坑底隔离，油毡搭接采用沥青热熔，以确保基坑的防水以及防腐效果。然后换填1.5m片石，片石中间掺加砂夹石填塞缝隙，用机械夯夯实。夯实平整，在砂夹石表面铺设复合土工膜隔水层，土工膜上铺设30cm厚的沥青混凝土垫层，采用重型机械碾压沥青混凝土，使其平整。然后在沥青混凝土顶面做两油一毡（一层热沥青、一层油毡、一层热沥青）隔离层，最后支架钢模板，进行桥台基础混凝土浇注施工。基础混凝土采用高密实度、高强度混凝土，浇注时严格按照施工配合比施工，浇注完毕后，混凝土基础襟边、四壁、以及基坑边坡各涂两道热沥青，并在基础混凝土襟边上部和外部砌筑沥青砖，沥青砖是将砖泡在热沥青中，5min后取出，作为砌筑材料，热沥青为粘接材料，最后采用盐岩分层回填基础襟边和边坡，采用机械夯夯实。
底层铺设油毡是为了更好的防水与防腐，复合土工膜的铺设有力的阻止了夹层渗出的氯水化合物对抛填片石的腐蚀。30cm的沥青混凝土在经过重型机械的碾压起到了防止基坑底部抛填片石的腐蚀和基础防腐的效果。沥青混凝土顶面上做的一油两毡隔离层阻止了地表、夹层中渗出的卤水和盐分对基础的浸泡和对混凝土的腐蚀。在基础混凝土施工中严格按照施工配合比施工，混凝土浇筑完毕后达到高密实度和高强度后，才可以进行下一道工序的施工，混凝土中防腐剂的添加我们派专人计量，混凝土浇注后7日内不得受雨水和卤水以及其他水源的浸泡，基础混凝土襟边上部和外部砌筑的沥青砖是为了防止回填盐岩将混凝土表层涂刷的防腐涂层和沥青破坏，导致基础混凝土遭到侵蚀。只有这样层层的保护地基基础和混凝土才不能受到外部有害物质的侵蚀，不影响建筑物的质量和安全。
4．2桥台混凝土防腐处理
岩盐地区的空气中含有大量的盐分，对混凝土和钢筋具有很强侵蚀性，所以采用高密实度、高强度混凝土和环氧树脂涂层钢筋。混凝土按侵蚀度等级以54kg/m3掺加 WQ8防腐剂，环氧树脂涂层
K735+420与k747+676跨线桥基坑和基础混凝土防腐示意图
施作时，钢筋在绑扎之前要确保钢筋清洁，确保钢筋上面没有粘有氯化镁、氯化钾等对钢筋有腐蚀性的物质，钢筋对焊接头要涂刷两道环氧树脂防腐涂料。桥台混凝土的保护层为高密实性和高强度混凝土，厚度为72.5mm，大于规范规定的50mm，然后严格按照WQ8防腐剂混凝土配合比施工，充分振捣，以确保WQ8防腐剂混凝土的高密实度和高强度。对于桥台外露混凝土面均涂两层RC-GUARD（堪能）防腐涂料，来保护混凝土的耐久性。
混凝土配合比设计示例
强度
等级 水泥 细骨料 粗骨料 水 外加剂（WQ8） 水灰比 坍落度mm 稠度
mm 水泥标号 试配强度
每方用料量 C50 492 522 1219 167 54 0.34 30-50 35 52.5 59.9
理论配合比 C50 1 1.06 2.48 0.34
每方用料量 C40 397 553 1291 159 54 0.40 30-50 46 42.5 48.2
理论配合比 C40 1 1.39 3.25 0.4
混凝土中加的WQ8防腐剂可以抑制腐蚀性物质对混凝土和预埋金属件的侵蚀，增加混凝土的抗冻融性和避免混凝土构造遭到破坏，延长混凝土结构寿命。环氧树脂涂层钢筋表面的环氧树脂不与酸、碱不发生反应，且具有很高的化学稳定性，同时还具有延性大，干缩性小，与钢筋表面有极佳的粘接性等特点，因而是钢筋表面制作防腐保护膜的理想材料；涂刷在钢筋表面的环氧树脂既要保证作为防腐保护膜的厚度，又要保證钢筋的连接性、可弯性、而且要对氯化物的渗透性有足够的抵抗力，经过盐度试验，涂刷在钢筋表面的环氧树脂不起泡、不锈蚀。混凝土表层的RC-GUARD（堪能）防腐涂料是一种无色、无味、无毒、无酸碱性混凝土防腐涂料，这种材料在保护混凝土的同时，并且保持了原由气体交流的特性，在混凝土表面形成一层屏蔽阻隔层。以阻止氯离子、二氧化碳等腐蚀介质侵入混凝土，造成混凝土腐蚀，还可以增加混凝土的耐侯性、长效性、耐强紫外线和盐分腐蚀，可以有效的防止在保护期内出现的粉化、变色、脱落、开裂等现象，又可以增加混凝土表面平整度、疏松度和强度；它在混凝土表面涂刷后，渗透到混凝土内部发生化学反应，生成新的物质填充在混凝土内的毛细通道中，与混凝土溶为一体，可以抵抗空气中氯离子的侵蚀，并且还可以多方
面改变混凝土的品质，能大大延长混凝土的使用寿命，它还具有特殊的渗透能力和自我修复功能。
桥台混凝土防腐示意图
五、结束语
以往在实际过程中发现一些腐蚀时，人们都很注重软水腐蚀（溶出性腐蚀）、溶解性化学腐蚀和盐类膨胀性化学腐蚀，但盐类膨胀性化学腐蚀，它比其他类型的腐蚀严重的多，应该充分重视。对盐岩地区的钢筋混凝土建筑物的腐蚀防护，采用高密实度混凝土和高强度混凝土以及增加钢筋保护层的厚度对抑制盐类腐蚀都具有较好的作用，本文从以上方面的大胆尝试，为盐岩地区桥梁防腐做出了有益的探索。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。