混凝土橋梁病害原因及防腐加固措施研究

馬士召

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司，石家莊 050021）

1 引言

目前，隨著人口的聚集和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，公路交通迎來了極大的機遇，已成為推動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐點。于此同時，交通量明顯增加，交通密度和車輛負荷也越來越大，特別是在實施托運和集裝箱運輸后，重型車輛的數(shù)量正在增加，一些現(xiàn)有的公路橋梁不能滿足使用要求[1]。為了保證道路的正常運行，有必要對橋梁的常見病害和原因進行分析，并采取相應(yīng)的防治措施。本文從混凝土橋梁產(chǎn)生病害的原因出發(fā)，如軟土地基處理技術(shù)不完善等，進而提出相應(yīng)防腐加固處理措施。

2 混凝土橋梁產(chǎn)生病害原因分析

2.1 軟土地基處理技術(shù)不完善

一般來說，軟土地基的處理不僅是混凝土橋梁產(chǎn)生病害的原因，也是讓施工單位最難處理的問題。軟土地基具有較高壓縮性及孔隙比較大的特點，不能保持長期穩(wěn)定。抗剪強度和透水性均較低，影響排水固結(jié)，導致工程項目的沉降持續(xù)時間長。而且軟土地基還具有明顯的不均勻性的特點，容易導致橋梁發(fā)生不均勻沉降[2]。

通常在施工前，施工單位應(yīng)對項目所處路段地基的特性進行充分的調(diào)查和了解。然后，為了保證項目施工和運管階段的安全，制定科學且合理的施工處理方案。但往往施工單位為節(jié)約人力的物力，在此過程的調(diào)查不仔細，就會導致施工質(zhì)量達不到設(shè)計要求。如在混凝土橋梁的施工過程中，若軟土地基處理不良，就會導致橋梁產(chǎn)生不同程度的沉降。由于混凝土橋梁接縫要求高且瀝青材料多樣，在陰雨天氣時，瀝青混凝土橋梁路面接縫會發(fā)生伸縮問題，由此導致路面開裂或凹凸不平。

2.2 鋼筋銹蝕和混凝土碳化

目前，我國大部分橋梁都是使用鋼筋和混凝土建設(shè)而成，剛生產(chǎn)的鋼筋固然牢固，但在空氣中暴露過久，并經(jīng)歷風吹雨打，往往會發(fā)生銹蝕，造成結(jié)構(gòu)老化，導致橋梁損傷。該類型的橋梁損傷普遍存在，一旦鋼筋銹蝕，橋梁必定面臨使用年限縮短的問題，而考慮到安全性能，往往需要未雨綢繆，對其開展加固工作。

混凝土層是保護鋼筋在大氣環(huán)境的影響下不受損壞的結(jié)構(gòu)層，混凝土的碳化主要是由于混凝土層的黏度降低，然后混凝土表面開裂。結(jié)果，存在于空氣中的氧氣和水分有機會滲透到鋼筋的位置并發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生的新物質(zhì)與混凝土成分相比強度較低。隨后，混凝土表面的裂縫會進一步擴大加深，并致使混凝土產(chǎn)生剝落（見圖1）。

圖1 鋼筋銹蝕示意圖

2.3 裂縫

裂縫是影響混凝土橋梁結(jié)構(gòu)強度最常見的威脅之一[3]。例如，當橋墩不均勻沉降、歪斜時，局部混凝土承壓不足或支座傾斜或者活動支座失效，在簡支梁支撐墊的梁體上，墊板與支撐上的混凝土之間的界面處經(jīng)常出現(xiàn)斜裂縫。當混凝土的質(zhì)量不均勻，承受大的荷載時，沿著腹板容易產(chǎn)生表面裂縫。棗核形裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在半梁的高度處，間距不規(guī)則，并經(jīng)常發(fā)生在梁的跨度中間，并垂直于主鋼筋。在支座與1/4跨度之間，裂縫與主鋼筋形成60°角。

3 混凝土橋梁防腐措施

3.1 混凝土橋梁表面添加防護層

在惡劣環(huán)境中的某些混凝土結(jié)構(gòu)中，必須添加保護層。對于海上或海洋環(huán)境中的混凝土橋梁，有必要添加多層混凝土來保護表面，這些保護層組分的氯離子含量基本上與混凝土中的原始濃度一致。混凝土表面應(yīng)由結(jié)晶混凝土保護材料制成，該材料首先應(yīng)具有固化水分的能力，不僅在混凝土表面形成防水屏障，還可以增加混凝土的滲透性，使得活性物質(zhì)滲透到混凝土中后，與混凝土中物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，形成凝膠物質(zhì)。其有效阻擋了混凝土的毛細孔隙、空隙和裂縫，增加基礎(chǔ)混凝土的致密性，防止各種腐蝕性物質(zhì)滲入混凝土。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)表面涂防銹劑

雖然混凝土的抗?jié)B性能更好，但由于道路施工質(zhì)量和施工條件的不同，將出現(xiàn)裂縫和空隙，導致各種有害物質(zhì)的滲透并導致鋼筋腐蝕。可以通過保持混凝土的滲透性，更好地保護鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以防止混凝土結(jié)構(gòu)的進一步腐蝕。滲透的有害物質(zhì)的量與防銹劑滲透的量密切相關(guān)。在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂上防銹劑是確保混凝土結(jié)構(gòu)不生銹的最佳選擇。

4 混凝土橋梁加固措施

4.1 混凝土橋梁下部結(jié)構(gòu)的加固

有許多方法可以加強混凝土橋梁的下部結(jié)構(gòu)。例如，通過擴大橋梁的基礎(chǔ)區(qū)域，橋梁基礎(chǔ)的承載能力不足的問題可以通過基礎(chǔ)位置的挖掘來處理。如果橋梁地基堅實，存在不均勻沉降現(xiàn)象，便可采用該方法進行加固，但一般來說花費大，加固效果不可控等，施工要求也隨之提升。它也可以通過高壓旋轉(zhuǎn)噴射灌漿加固法來加固，但這種方法很麻煩。首先需要通過鉆機把噴嘴注漿管打進事先測算的位置，提高速度并旋轉(zhuǎn)注漿管，再利用噴嘴里迸射的高壓漿液和水共同破壞土質(zhì)，攪碎土層至呈現(xiàn)顆粒狀，混合攪拌，漿液凝固后，成為高強度、不透水的固結(jié)體，最終達到增強地基的目的。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力加固

外部預(yù)應(yīng)力加固方法是指在橋梁裂縫處形成預(yù)應(yīng)力，從而改變橋梁的受力結(jié)構(gòu)[4]。該方法工期短，經(jīng)濟效益高，可在橋梁不停運下進行加固，所以梁式橋普遍采用該方式加固構(gòu)件。在實際情況中，應(yīng)考慮外部環(huán)境的干擾因素，銹蝕情況時有發(fā)生。對問題橋梁還可采用增加附屬構(gòu)件數(shù)量和技術(shù)改造等加固方法，即改變結(jié)構(gòu)受力體系法。簡單來說，增設(shè)支點后的橋梁受力情況有所改變，在一定程度上有效限制了舊橋撓曲變形，橋梁承載能力大幅提升。

4.3 裂縫加固

填縫是修復(fù)裂縫的最簡單方法。在操作過程中，清潔裂縫并根據(jù)裂縫寬度的不同選用不同的方法，例如，當混凝土裂縫小于0.15mm時，選用專用的封縫膠液即裂縫修補膠對裂縫進行表面封閉。首先對混凝土表面進行清理，接著用工業(yè)丙酮處理裂縫表面，最后進行配膠，反復(fù)涂抹，固化1d。對于較大超寬裂縫還可采用壓力灌漿法進行加固。壓力灌漿是指施加一定的壓力以將某種漿料倒入結(jié)構(gòu)的內(nèi)部裂縫中以實現(xiàn)閉合裂縫，可恢復(fù)和改善結(jié)構(gòu)強度、耐用性和不滲透性的一種修復(fù)方法。壓力灌漿法的流程圖如圖2所示。

圖2 壓力灌漿法流程圖

5 結(jié)語

總而言之，應(yīng)根據(jù)不同的實際情況選用相應(yīng)的防腐加固措施，提高混凝土橋梁的整體性能，進而保障橋梁在運營階段的安全。本文從混凝土橋梁產(chǎn)生病害的原因出發(fā)，如軟土地基處理技術(shù)不完善，產(chǎn)生裂縫的原因，進而提出相應(yīng)防腐和加固處理措施，為解決混凝土橋梁常見的病害問題提供了參考。