建筑物附属桥梁伸缩缝锈蚀原因分析及整治方法讨论

中图分类号：U441

引言

建筑物附属桥梁已日渐成为目前大型公共建筑不可缺少的重要组成部分，这是物资高效调配，人员便捷出行的客观要求。桥梁作为一种露天构筑物，必然受到环境的影响，其中最为常见的影响，就是降水对桥梁防水系统的考验。而桥梁伸缩缝本身所在部位、工作形式以及其材质特性，使其成为了锈蚀侵害的主要对象。一些建成时间较久的桥梁，其伸缩缝止水带等构件已达更换周期，或因设计、施工、运维等因素需要提前更换构件的情况下，锈蚀的部分则增加了施工人员的工作难度。同时，构件的锈蚀本身也会对工程结构造成破坏。鉴于以上局面，则要求我们针对此类伸缩缝锈蚀的具体原因提出可持续性的整改方案，从根本上解决或者减少此类型的问题。

1 目前建筑物附属桥梁伸缩缝常见状态

桥梁伸缩缝为防止雨水落至下层室内空间，通常使用中埋式氯丁橡胶止水带作为防水层。虽然此类材料具有较高的抗拉性，与耐候性，但在伸缩范围较大的公路桥梁中，其止水带在形变方向上仍要保留一些余量。这就导致了止水带 U 形区域，在降水无法及时排出的时候，聚集一部分水，从而构成了此类伸缩缝构件锈蚀的一大隐患。

也同样是因为桥梁的大范围形变特性，伸缩缝通常采用强度较大的带螺栓梳齿板型钢伸缩缝。在施工时，为保证结构与梳齿板的整体性，锚固螺栓经常用桥梁主体的纵向钢筋延长并上弯，在末端套丝，利用螺帽将梳齿板与钢筋紧固。这一操作改善了结构整体性，但是导致梳齿板与锚固铁件材质的不统一。

以上则是目前，一些使用中的建筑附属桥梁伸缩缝在防腐，防锈方面存在的隐患，也是本文所要陈述问题的根本症结。

2 此类锈蚀发生的具体原因

在客观环境条件，和材料本身特性的影响下，伸缩缝构件发生锈蚀的结果虽说一样，但其破坏程度，化学作用机理并不完全一样，具体分析为以下几种：

2.1 重型车辆对构件保护层的破坏

混凝土本身即为带缝工作，重型车辆的行驶导致裂缝的增加。而这一影响在梳齿板与后浇带交接处尤为突出。又因为桥梁为露天布置，降雨时，部分积水渗入混凝土结构中。此因素虽然不能直接导致伸缩缝锈蚀，但是起到了催化助推作用。

2.2 锚固件氧化保护膜的破坏

目前作为锚固件的建筑钢筋在出厂时均有一层致密的氧化保护膜，用以防止钢筋的腐蚀破坏。实际施工和使用中，该氧化保护膜由于一些原因被破坏。

化学原因主要是因为混凝土结构中卤素，特别是氯离子的存在，破坏了混凝土内部原先的碱性环境，导致各种保护机理失效，从而使铁生成氧化物，而这些氧化物的生成，一方面导致氯离子的不断渗透，另一方面造成体积膨胀，增大混凝土裂缝，从而造成恶性循环。

施工中，由于需要将钢筋末端套丝，用以拧固螺帽，因此人为地将钢筋氧化保护膜破坏，从而让铁元素暴露在空气、水分及其他腐蚀性物质面前。

2.3 蒸汽腐蚀

前文中提到，由于桥梁伸缩形变较大，氯丁橡胶止水带不可避免的出现 U 形弯曲，且此处积水很难及时的完全排除。这就导致了水分在其中缓慢蒸发，造成梳齿板与止水带之间的空腔形成如同桑拿间一样的环境。该环境具备水分，氧气，闷热天气下的高温，混合气体排出缓慢等一系列加速金属元素氧化的条件。

2.4 化学原电池作用

在实际施工中，为保障梳齿板与混凝土结构的整体性，锚固螺栓直接使用了桥梁钢筋。为保障梳齿板的耐久性，厂家通常在梳齿板表面镀其他金属。在梳齿板的下方，为保证伸缩缝工作顺畅，防止梳齿板下陷，通常需要设置金属滑板，材质一般为金属铝。

不考虑钢筋在混凝土环境中本身具有的电流差，光是外露部位就存在至少三种活泼性不同的金属。如果降水不能及时排出，则为原电池反应提供了溶液。虽然其反应不会像实验室中那样强烈，但是作为百年大计的建筑，其有的是时间等待该反应慢慢的造成灾难性后果。

3 目前锈蚀问题整治的困难

现今，一些运营中的建筑物附属桥梁伸缩缝已出现漏水的现象。造成这一现象的原因可以归结为：设计考虑不周全、施工至运营全周天管理不规范两个方面。

大型建筑物附属桥梁，尚属于新的建筑领域，相关的参考与研究相对较少，导致设计阶段考虑不甚周全，一部分细节问题在后续的运营与维护中不断扩大，最终导致锈蚀、漏水的产生。另一方面，施工人员只有按图施工的权利，在细节处理方面缺乏针对性依据，导致处理不到位，增大了锈蚀的可能。除此之外，作为公路桥梁性质的建筑物附属桥梁，却因为区域性较强，很难按照公路桥梁进行国家法律强制性管控。而作为建筑物结构的一部分，又类似于可上车的防水屋面，其防水、防腐难度可想而知。

以上原因，在整治已漏水的伸缩缝的时候，给相关工程管理人员及施工人员造成了极大的困难：

3.1 设计缺陷很难找原设计进行纠正

先不说原设计是否有勇气承认以往的设计存在问题，或者是否有借口承认以往的问题。单是桥梁伸缩缝与桥梁混凝土结构整合在一起，就很难让整修人员下手，因为几乎没有整治防水系统的时候，需要改变原结构形式。同时，原结构变更，需要原设计进行重新论证，在维护结构稳定性和根治防水问题上，设计一般会考虑前者，这也无可厚非，毕竟没有什么比结构稳定更重要。

郑州东高铁站在整治落客平台漏水的时候，设计严词要求按原设计恢复伸缩缝，不许破坏原结构。

3.2 治理锈蚀与治理防水同时进行，但工程防水寿命周期不统一

其实，很多伸缩缝锈蚀都是在伸缩缝漏水，进行整治，拆解期梳齿板之后才发现的。国家对防水工程的质保期强制性规定是不得少于 5 年，然而根据建设方与施工方的协商，该期限会有所增长，但是一般不超过10 年。而实际运营中，伸缩缝构件锈蚀，并不一定导致漏水，以至于很难在初期阶段发现危害，以致无合理的单独整治锈蚀的理由。

而作为细节中的细节，作为隐蔽工程的隐蔽工程，伸缩缝防腐处理，在防水工程中被忽略。这就加大了锈蚀与防水破坏的时间差，使施工人员丧失了伸缩缝锈蚀的处理的先机与主动权。

3.3 区域性开放场地，运营维护困难

以郑州东高铁站落客平台为例，仅在砸道附近安装了限重标志，并无交警实际进行大型车辆的巡查。原设计对此落客平台的定义仅为方便旅客出行，未考虑货运车辆的驶入，限重仅为20T。而实际应用中，郑州东站的大量物资均在此处装卸。

伸缩缝梳齿板与混凝土结构交接处，因大型车辆碾压，破坏程度在整个桥梁中居于首位。同时，此交接处由于梳齿板的遮挡，破坏程度又达不到使过往车辆“跳车”的程度，导致其破坏在拆解梳齿板之前很难被发现。但是，无孔不入的水和空气早已渗入其中。

3.4 公共建筑，封闭施工困难

很多自带附属桥梁的大型建筑都是公共服务建筑，如在整治期间进行封闭的话，将增大区域交通压力，同时破坏公共建筑的使用功能。因此，施工时多采用分段施工，半幅或三分之一幅道路先施工，完毕后再施工剩余部分。整治时，如需要清理破损的混凝土，重新定位预埋件，过往的车辆必然要对新浇筑的混凝土和定位好的预埋件造成干扰。

3.5 锈蚀部位常处于施工关键部位

在对郑州东高铁站进行伸缩缝拆解的时候，发现锚固螺栓与螺帽完全锈蚀为一体，施工人员你不得不花费大量人力，动用焊枪熔断螺栓才将梳齿板成功拆解，而此时用于伸缩缝整治工期已过去将近一半，后续还有混凝土清除，钢筋矫正，止水带更换，原样恢复等多项施工内容。

动用焊枪的的一个负面效果，就是锚固螺栓端部被破坏，不满足梳齿板的重新安装与固定。如果锚固螺栓恰好用的是桥梁主体纵筋，则只能进行端部焊接，增加其端部长度，其又会成为下一个锈蚀的重灾区。

另外一个锈蚀的关键部位，是氯丁橡胶止水带的挂接件，如果此环节锈蚀破坏，止水带将无法依附，想要更换，就必须破坏混凝土结构。

4 整治方法讨论

鉴于以上各种困难及环境的限制，桥梁伸缩缝构件锈蚀整治的出路已经被限制在了一个很小的方面，下面本文将陈述一些金属锈蚀治理的常用方法，分析针对性与可行性，从而总结出适合建筑附属桥梁伸缩缝锈蚀整治的合理方法。

4.1 更换金属伸缩缝类型

带螺栓的伸缩缝，很显然暴露了金属材质不统一，金属表面保护膜破坏等一系列导致锈蚀、腐蚀的原因。但只有在极端情况下，才有更换伸缩缝类型的可能，而且更换后的伸缩缝要保证良好的应变适应性。

一种比较好的选择是，无螺栓的梳齿板伸缩缝，其锚固结构与梳齿板同样材质，且在加工时已整合，并在表面进行防腐处理，其保护膜完全统一，同时避免了现场焊接带来的诸多问题，这样施工人员只要在安装及混凝土浇筑、振捣时不破坏保护膜就行。

4.2 统一锚固螺栓、滑板与梳齿板材质

无螺栓梳齿板伸缩缝的适应范围并不一定满足一些大型桥梁的要求，这就需要保持伸缩缝形式不变的情况下，更换配件的材质。

滑板还好说，螺栓如果运用的是桥梁主体结构纵筋，就必须破除主体混凝土了。这在任何情况下都很难发生，除非建设单位和设计单位均有足够的魄力，彻底解决此类问题。同时还要满足两个必要条件：

其一、桥梁面层防水层出现破坏，至少是伸缩缝周边纵筋范围内的防水层出现破坏，需要整体治理该区域防水系统，治理后防水整体性满足要求；

其二、主体结构混凝土及纵筋更换后修补的混凝土，均十分密实，不存在降水大量深入的可能性，避免新增加的特殊钢筋与其它钢筋银材质不同形成电位差。

可见，此种方案很难在实际中实现，如真的是作为锚固件的钢筋锈蚀相当严重，进行植筋理论上都要比这么大动干戈让所有参与人员认同。

4.3 对外露构件进行防腐处理

在进行锈蚀部位整治的时候，如锈蚀情况不严重，可以采取措施去除表面氧化物。之后由于是现场整治，无法在金属表面进行镀膜这种在实验室才能进行的操作，比较常用的方式是刷涂防腐涂料。可采用整体刷涂，原因是仅仅刷涂构件的话，混凝土与构件交接处可能出现孔隙，使保护膜丧失防腐功能；或者将构件刷涂部位部分埋置于防水混凝土内。

以上操作，当然也包括螺栓与螺帽的紧固部位，这些部位刷涂防锈漆效果更好，因为方便拆卸，除非建设方有明确的依据认为不需要再进行拆卸。

4.4 对止水带进行找坡处理

止水带为适应伸缩缝形变，断面呈 U 形状态布置，直接导致降水后会存在部分积水。可以采取措施让 U 形上翻，同时往伸缩缝一端，或两端放坡。鉴于建筑辅助桥梁的伸缩缝为主体建筑屋面的一部分，可在伸缩缝下部设置导流槽，将积水引导至附近落水系统，从而改善锈蚀产生的水分环境。

这种方案有可能需要将止水带的挂接件或者托架进行微调，但所涉及的结构扰动相对较小，可作为锈蚀整治的辅助方案。

4.5 其他

还有一些方面是值得注意的，如对交通进行强制管制，定期进行伸缩缝拆解观测等。这些环节，虽然起不到直接整治伸缩缝锈蚀的作用，但是在维护保障建筑及整治成果的方面，是最基本的，也是最有效的监管方法。在实际应用中，如果有条件，还是可以考虑进行长期执行的。

5 结束

建筑辅助桥梁伸缩缝锈蚀问题，伴随着建筑的持续使用，会渐渐地凸显出来。而这一问题又是一个极端隐蔽，且最容易被忽视的环节。同时，它所造成的危害也是会对结构整体稳定性造成影响的。随着相关领域技术研究的推进，新建此类建筑的情况得以改善。而问题集中的相对较早的建筑，则需要在今后的整治中采取对应的方法进行解决或减少其损害的概率。本文通过对此类问题产生的原因，整改过程的困难进行分析，并讨论提出相关的整治方案，致力于纠正之前的病害，希望能为相关工程管理人员提供参考。

参考文献：

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作者简介：张海亮（ ^1984-) ），男，汉族，湖北襄阳人，本科学历，研究方向为房屋建筑技术。