混凝土橋梁病害分析研究

摘要:隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝的早期損壞已成為影響混凝土橋梁使用功能的發揮和誘發交通事故的一大病害。結合實踐工作經驗，分析了混凝土橋梁的常見病害以及產生病害的原因，并對病害處理進行研究。 關鍵詞:混凝土橋梁;病害;分析

中圖分類號:U4

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)16-0377-02

1 混凝土橋梁病害的主要形式

1.1 裂縫

裂縫是鋼筋混凝土橋梁中最普遍、最常見的病害之一，不產生裂縫的橋梁幾乎沒有。而且裂縫往往是多種因素聯合作用的結果。裂縫對鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一，嚴重的裂縫如貫穿縫、網裂等將會嚴重危及橋梁的安全運行。另外裂縫往往也會引起其他病害的發生與發展，如鋼筋銹蝕、凍融破壞等，這些病害與裂縫形成惡性循環，會對橋梁的耐久性產生很大的危害。

1.2 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

混凝土碳化及鋼筋銹蝕現象在鋼筋混凝土橋梁中普遍存在。當混凝土炭化和鋼筋銹蝕程度日漸嚴重后，橋梁必然會產生較多的順筋裂縫，這會造成橋梁使用安全性降低和使用壽命縮短。

1.3 剝蝕

剝蝕是從混凝土的外觀破壞形態著眼，對混凝土橋梁結構表面混凝土發生蜂窩麻面、露石、酥松起皮和剝落等病害的統稱。根據不同的機理可分為凍融剝蝕、沖磨和空蝕、水質侵蝕、風化剝蝕等。

1.4 結構構造的破壞

在鋼筋混凝土橋梁中，由于結構的關鍵部位構造不合理、施工中存在問題或年代久遠等而引起的結構構造老化、失穩、變形過大等已在一定程度上影響了橋梁的安全運行。

1.5 地基不均勻沉降引起的破壞

由于地基不均勻沉降引起的破壞對結構的影響也比較大，如翼墻和錐坡的下沉、滑動、開裂，毛石墩臺的貫通縫等。

2 混凝土橋梁病害類型分析

通過對我省幾條高速公路橋梁的實地考察發現，造成橋梁病害有設計方面的原因，也有施工方面的原因，還有使用和維修保養不當方面的原因，大致有以下四種。

(1)橋面鋪裝病害橋梁橋面鋪裝是厚度為15-20cm的復合結構層，表層瀝青混凝土厚度為10cm，底層高標號鋼筋混凝土調平層厚度6-10cm不等，中間再夾幾厘米厚的防水層。橋面鋪裝病害是多種因素共同作用的結果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風霜雨雪及氣溫變化的作用、同時又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復雜，設計其合理的厚度和最佳組合方式以及采用何種材料施作，都是有待研究的課題。在施工方面有:①高程控制不準或梁體拱度控制不準導致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內鋼筋網保護層厚薄不均使荷載作用下厚度不足部分首先破碎;②鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結合不密貼;③防水層施作不精細出現漏水或滲水現象，雨水和含有空氣中多種有害化學物質的水滲入混凝土鋪裝層內引起鋼筋銹蝕，導致混凝土開裂、破碎;④泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環節處理不當，造成先局部破損，然后擴展成大面破碎。在使用方面有:①超載車輛的反復碾壓使得鋪裝層不堪重負，過早破碎;②維修養護不及時等其他許多偶然因素致使橋面鋪裝層破碎。橋面鋪裝破碎致使行車速度減慢、交通量減少，甚至可能中斷交通。

(2)預應力混凝土梁裂縫重量輕、跨度大、施工簡便快捷的特點使得預應力混凝土梁的應用日趨廣泛，但預應力混凝土梁的裂縫始終困擾著工程技術人員。從施工角度來說，引起預制梁、現澆梁、懸臂澆筑梁裂縫的因素有:混凝土施工配合比調制不當，支架緩慢變形導致承載力不夠，澆筑順序及施工縫設置不合理，拆模時間過早，養護不及時或養護方式不合適，以及預應力張拉控制不當等。從裂縫種類區分，有干縮裂縫、溫度裂縫、混凝土初凝時受到擾動面出現的裂縫、剪切裂縫等。裂縫使得混凝土內鋼筋銹蝕加速，進面使裂縫范圍擴大。

(3)橡膠支座變形受損橡膠支座由于構造簡單、造價低廉、安裝方便、均勻分散水平力、幾乎無須養護的特點被廣泛用于各類公路橋梁中，成為聯系橋梁上部、下部的重要部件。設計方面，每種橡膠支座都有抗壓容許應力，當靜載與動載之和長期超過支座的抗壓容許應力上限時，支座就會表現為永久性非彈性變形直至嚴重損壞。施工方面主要是:①支撐墊石、梁體與支座結合部不平整或不水平，導致支座受力不均勻，使得應力集中部位過早破壞;②梁體就位不準時本應吊離支座重新準確就位，而只簡單前后挪動預制梁體來糾偏，使得支座還未使用就受損，當然也不排除有些支座本身質量存在問題。支座受損后，造成梁體局部下沉、橋面破壞，極有可能造成重大交通事故。

(4)橋梁外露混凝土局部破損此種情況比較普遍，在各個橋梁中均有出現，只是嚴重程度不同而己。破損部位多為梁體邊角、墩臺帽棱角、混凝土防撞墻端部或接縫部位等。混凝土局部受損是因雨水和空氣中的多種有害化學物質順著混凝土裂隙、孔隙或破碎面滲入到內部，致使鋼筋銹蝕乃至損壞混凝土結構:或由于氣溫變化產生的溫度應力破壞混凝土結構。

3 主要的病害處理措施

一般的混凝土橋梁病害是由幾種破壞的組合，更加加速了侵蝕的程度，例如:化學腐蝕可以導致結構的破壞，而同時又有冰凍發生，對混凝土的破壞程度遠遠大于兩者的代數相加，鹽凍對混凝土路面造成的傷害使得海西地區的一條公路只經過一個冬天就出現病害。所以探求處理病害的處理措施應該全面的從共性的上去解決。由以上幾種主要的病害，可以看出混凝土的侵蝕與混凝土的強度無關，而與混凝土的密實度、孔隙特征和外界環境相關，鋼筋混凝土結構的裂縫和毛細孔，是各種有害介質進行侵蝕的通道，如何致力于提高鋼筋混凝土的密實度，切斷與有害介質侵入的通道(即便是水和氣體也會對鋼筋混凝土具有一定的侵蝕性)，對抑制混凝土橋梁各種病害的發生，提高結構的抗侵蝕能力和橋梁的使用壽命有著重要的意義。主要處理措施如下:

3.1 選用適當的補強混凝土或砂漿

被侵蝕松動的混凝土，膠結結構已經遭到破壞，喪失了原有的強度和承載能力。在進行處理時，應剔除松動的混凝土，采用適當的混凝土或砂漿補強，侵蝕嚴重的應考慮增大原來結構的尺寸，降低混凝土表面的拉應力，抑制裂縫的發生，增強結構的承載能力。補強的混凝土或砂漿應具有以下性能:

(1)和易性好，具有較好的彈性和低收縮率，使補強的混凝土不開裂。

(2)與既有混凝土構件要有較高的粘接力，以及相一致的線膨脹系數，滿足結構要求的抗彎強度或抗拉強度。

(3)要有較高的密實度以及抗化學侵蝕的性能，滿足抗滲、抗凍要求。

3.2 提高混凝土的密實度

一般病害的發生是以水為載體，通過裂縫或孔道到達混凝土內部和鋼筋位置，而且裂縫越大，侵蝕的速度就越快，實驗表明，橋梁結構要達到百年的使用壽命，裂縫寬度必須控制在0.15mm以內。病害處理應包括改善結構材料的防水性能和提高密實度兩個方面。對于既有結構混凝土的裂縫，可以通過埋設注漿嘴進行高壓注漿的方法進行填塞封堵;對于貫通的毛細孔，可以采用新型的滲透結晶型材料通過毛細孔進入混凝土內部，與混凝土本身的某些物質發生反應，生成凝膠，堵塞毛細孔，提高混凝土的密實度，增加抗滲性，從而提高混凝土的抗侵蝕能力和使用壽命。

3.3 適當增加混凝土保護層的厚度

在混凝土耐久性規范中，規定了最小保護層厚度，較原來的鋼筋混凝土規范有了很大的提高，這是一條防止混凝土被侵蝕的重要手段，可以將延長有害物質到達鋼筋的時間，延緩了鋼筋的腐蝕，使鋼筋混凝土的有效壽命得到提高。

3.4 鋼筋

盡管混凝土具有較好的抗滲性，但由于施工條件、施工質量的不同以及在運營過程中養護的，難以避免存在微小的孔隙和裂縫，使有害物質容易侵入，造成鋼筋的腐蝕。對于侵蝕輕微的鋼筋混凝土結構，在混凝土基面涂刷阻銹劑，通過滲透進入混凝土中，同時不妨礙混凝土的透氣性及水分散發，保護混凝土中的鋼筋，防止其進一步銹蝕。阻銹劑的摻入量與有害物質的滲入總量有關，使結構在設計使用壽命內不會因鋼筋銹蝕而發生破壞。對于侵蝕嚴重的鋼筋混凝土結構，應該在剔除松動的混凝土后，檢查鋼筋的銹蝕情況，如鋼筋只是表面銹蝕，應作除銹處理后，在鋼筋表面涂刷阻銹劑，如果鋼筋的有效面積明顯減小，應該采用同型號的鋼筋進行綁焊。

參考文獻

[1]程剛，黃衛，譚明鶴.高速公路路面養護管理系統開發和研究[J].公路，2003，(12).

[2]包龍生.混凝土橋梁損傷診斷及承載力評估述評[J].東北公路，2003，(4).

[3]柴干.橋梁養護管理系統的設計與開發[J].公路交通科技，2008，(3).