鋼筋混凝土橋梁病害及其防治方法

劉 波

（包頭市城鄉(xiāng)基本建設(shè)辦公室 內(nèi)蒙古包頭市 014000）

鋼筋混凝土橋梁病害及其防治方法

劉 波

（包頭市城鄉(xiāng)基本建設(shè)辦公室 內(nèi)蒙古包頭市 014000）

隨著社會的發(fā)展，橋梁的規(guī)模和數(shù)量都在不斷的增加，但已運(yùn)營的橋梁仍存在著很多橋梁病害，這些病害都嚴(yán)重威脅到橋梁的正常使用。為此，我們更應(yīng)該研究鋼筋混凝土橋梁的病害和防治方法，為今后橋梁的設(shè)計(jì)施工提供有益的借鑒。

鋼筋混凝土橋梁；病害；防治

在橋梁工程中，混凝土作為主要的建筑材料被廣泛使用，它一直被認(rèn)為是非常耐久的材料。近年來才逐漸發(fā)現(xiàn)它也會在一定的條件下被風(fēng)化變質(zhì)，喪失原有強(qiáng)度而過早損壞，影響其正常使用。

一、鋼筋混凝土橋梁的病害

1.裂縫

（l）收縮裂縫。混凝土的自由收縮由于無約束的存在，不會產(chǎn)生應(yīng)力，也不會引起混凝土的開裂，但若有約束的存在，非自由收縮產(chǎn)生的變形受到約束，產(chǎn)生應(yīng)力，那一時刻應(yīng)力一旦超過混凝土的極限應(yīng)力就開裂了。而混凝土約束是無處不在的，如現(xiàn)澆混凝土對后澆混凝土的約束，水泥顆粒水化先后造成的約束，微觀上水泥顆粒先水化的部分對后水化的部分提供約束，鋼筋的約束，基巖、地基或己有結(jié)構(gòu)建筑物對混凝土的約束，這種約束多造成混凝土內(nèi)部無規(guī)則不貫通的微裂縫等。

（2）溫度裂縫。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，當(dāng)這種溫度產(chǎn)生的變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時，即會引起混凝土裂縫。溫差是產(chǎn)生溫度應(yīng)力的主要原因，按裂縫產(chǎn)生的溫差的原因的不同而分為兩種裂縫：水化熱裂縫和溫度梯度裂縫，或者說截面上下溫差裂縫和截面內(nèi)外溫差裂縫。

（3）膨脹裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)的使用過程中，由于內(nèi)部混凝土的化學(xué)物理作用，內(nèi)部混凝土膨脹變形產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土產(chǎn)生膨脹裂縫。如混凝土碳化和氯離子侵蝕使鋼筋銹蝕生成鐵銹，鐵銹體積膨脹產(chǎn)生的順筋裂縫；堿集料反應(yīng)、氯離子侵蝕的產(chǎn)物會膨脹導(dǎo)致裂縫；凍融循環(huán)破壞、集料膨脹等物理反應(yīng)也會產(chǎn)生裂縫。

2.混凝土炭化

橋梁結(jié)構(gòu)的破壞主要是鋼筋的混凝土保護(hù)層碳化，堿性降低，混凝土出現(xiàn)裂縫，大氣中的氧氣和水深入混凝土中到達(dá)鋼筋表面，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起體積膨脹，使混凝土的裂縫加大，最終引起保護(hù)層的開裂、剝落。不同的水泥，其礦物組成、混合材料、外加劑、化學(xué)成分等的不同，都直接影響水泥活性和混凝土的堿度，對炭化速度有重要影響。如水泥中熟料越多，則混凝土的炭化速度越慢；外加劑一般均能減弱炭化速度；集料品種和級配不同直接影響著混凝土的密實(shí)性，級配越好，材質(zhì)越密實(shí)，其炭化的速度也越慢。另外，周圍環(huán)境、溫度等原因也會造成混凝土炭化，空氣中的酸性氣體二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣等堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，導(dǎo)致水泥石逐漸老化變質(zhì)，混凝土的堿性降低，這是引起混凝土炭化的直接原因。溫度的變化使混凝土疏松、剝落或產(chǎn)生裂縫，使得空氣中的二氧化碳等有害物質(zhì)侵入到混凝土內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng)，引起混凝土炭化。

3.鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕發(fā)生的原因由于和空氣中容易引起銹蝕的介質(zhì)接觸，如潮濕的空氣，土壤中的腐蝕性物質(zhì)，工業(yè)中的廢氣、廢水等都可以引起鋼筋銹蝕。由于混凝土質(zhì)量差、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或保護(hù)層厚度不夠以及在荷載作用下混凝土產(chǎn)生的裂縫，使得鋼筋與空氣中的有害物質(zhì)接觸，引起混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕。混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，引起鋼筋銹蝕。

4.其他病害

橋梁病害繁多，橋梁結(jié)構(gòu)中其他常見的病害包括橋梁鋪裝的破壞、橋梁空洞，橋梁滲水腐蝕、滲水鈣化、剝落、露筋，支座破壞，主拱圈軸線下降，墩臺基礎(chǔ)損壞，橋面變形及破碎甚至脫落，防震蕩塊損壞，橋面破損等，這些病害不僅影響橋梁美觀，也影響橋梁的使用。

二、病害的防治方法

1.裂縫的防治方法

在工程中裂縫修補(bǔ)的方法有很多，如提高混凝土的密實(shí)度、適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層的厚度等對裂縫進(jìn)行處理，在對裂縫進(jìn)行處理時，要考慮裂縫的大小、嚴(yán)重程度來選擇不同的方法進(jìn)行修補(bǔ)。

（1）提高混凝土的密實(shí)度。一般病害的發(fā)生是以水為載體，通過裂縫或孔道到達(dá)混凝土內(nèi)部和鋼筋位置，而且裂縫越大，侵蝕的速度就越快，實(shí)驗(yàn)表明，橋梁結(jié)構(gòu)要達(dá)到百年的使用壽命，裂縫寬度必須控制。對于裂縫的防治應(yīng)該改善結(jié)構(gòu)材料的防水性能和提高密實(shí)度兩個方面。

（2）適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層的厚度，是防止混凝土被侵蝕的重要手段，可以延長有害物質(zhì)到達(dá)鋼筋的時間，延緩鋼筋的腐蝕，使鋼筋混凝土的有效壽命得到提高。

（3）對于病害不嚴(yán)重的裂縫處理措施，應(yīng)剔除松動的混凝土，采用適當(dāng)?shù)幕炷粱蛏皾{進(jìn)行修補(bǔ)，即環(huán)氧砂漿法。對于侵蝕嚴(yán)重的裂縫處理措施，應(yīng)考慮增大原來結(jié)構(gòu)的尺寸，即增大截面法，降低混凝土表面的拉應(yīng)力，抑制裂縫的發(fā)生，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載能力。還可以采用裂縫灌漿法，直接向裂縫處灌砂漿，使裂縫封閉。

2.混凝土炭化的防治方法

當(dāng)鋼筋混凝土橋梁處于惡劣環(huán)境時，在施工過程中應(yīng)在混凝土表面增設(shè)防護(hù)層，采用滲透結(jié)晶型混凝土防水材料。其具有遇濕固化能力，不僅可以在混凝土表面形成一道防水屏障，而且其對混凝土的滲透性強(qiáng)，滲入混凝土中后，其活性物質(zhì)可與混凝土中的物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)生成凝膠，堵塞已存在于混凝土中的空隙、裂縫及毛細(xì)孔，以增加基層混凝土的密實(shí)度，阻止了水和各種侵蝕性介質(zhì)的滲入。當(dāng)混凝土出現(xiàn)新的裂縫有水滲入時，在混凝土內(nèi)部未反應(yīng)的涂層顆粒還可與混凝土中的物質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)生成新的凝膠，對較小的裂縫可實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。

3.鋼筋銹蝕的防治方法

為了防治鋼筋的銹蝕，在施工過程中我們可以對鋼筋進(jìn)行處理，涂刷阻銹劑，增加混凝土保護(hù)層厚度等方法隔絕于空氣的接觸，防止鋼筋發(fā)生銹蝕。對于侵蝕輕微的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土基面涂刷阻銹劑，通過滲透進(jìn)入混凝土中，同時不妨礙混凝土的透氣性及水分散發(fā)，保護(hù)混凝土中的鋼筋，防止其進(jìn)一步銹蝕。對于侵蝕嚴(yán)重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(yīng)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(yīng)該采用同型號的鋼筋進(jìn)行綁焊。在混凝土補(bǔ)強(qiáng)后，在結(jié)構(gòu)表面再噴涂阻銹劑。

三、結(jié)語

混凝土橋梁病害的發(fā)生，除前期設(shè)計(jì)施工問題外，后期的維護(hù)保養(yǎng)也很關(guān)鍵，所以要注重每一個階段的工作質(zhì)量，以提高鋼筋混凝土橋梁的使用壽命。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和維修。要積極做好養(yǎng)護(hù)工作，及時發(fā)現(xiàn)橋梁的病害，并分析其可能成因，在了解成因的基礎(chǔ)上采用有效的維修措施，減輕或消除病害。位于環(huán)境惡劣地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，除考慮結(jié)構(gòu)剛度外，其設(shè)計(jì)混凝土橋梁不宜按允許裂縫出現(xiàn)的情況考慮。采用滲透結(jié)晶性防水材料作為結(jié)構(gòu)表面的防護(hù)層較單純防水材料更適合于耐久性要求。為提高結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命，保證結(jié)構(gòu)的使用安全性，應(yīng)建立定期檢測、維護(hù)和維修機(jī)制。

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