鋼筋混凝土橋梁的病害處理

　　摘要：交通工程中橋梁規(guī)模、數(shù)量在不斷地增加,但在已經(jīng)運營的線路上，有些橋梁卻未達到其使用壽命而過早地發(fā)生損壞，研究混凝土橋梁病害發(fā)生的原因和處理、防治措施,為今后橋梁的結構設計和施工提供有益借鑒。通過對多處存在病害的混凝土橋梁進行實地考察，對其所處環(huán)境中的大氣、地表水、地下水進行化驗，根據(jù)侵蝕性介質(zhì)類型的不同，分別進行物理、化學和結構分析。針對病害混凝土橋梁出現(xiàn)的混凝土保護層松動、剝落和鋼筋銹蝕的現(xiàn)象，分析了原因，對存在病害的橋梁提出了加固改造措施，對設計、施工提出了建議。有害物質(zhì)是以氣體或水為載體，以混凝土的裂縫、毛細孔為通道在結構中擴散，和混凝土中的一些物質(zhì)發(fā)生反應，使結構發(fā)生破壞。病害混凝土橋梁的處理措施包括提高混凝土密實度和防水抗?jié)B性以及鋼筋的耐蝕性,對防止病害的發(fā)生、提高橋梁的使用壽命有著重要的意義。

關鍵詞：鋼筋混凝土橋梁；病害；處理措施

在橋梁工程中,混凝土作為主要的建筑材料而被廣泛使用，它一直被認為是非常耐久的材料。近幾年來，才逐漸發(fā)現(xiàn)它也會像天然石材在一定的條件下被風化變質(zhì)一樣，喪失原有強度而過早損壞，影響其正常使用。混凝土橋梁的設計壽命一般都為一百年，但遭受病害的橋梁其使用壽命將大大縮短，嚴重的在建成幾年就會出現(xiàn)混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕的現(xiàn)象，需要進行病害整治和加固維修。

1.病害發(fā)生的原因

橋梁的混凝土結構是以水泥的水化產(chǎn)物作為膠結料并結合一定級配的骨料或其它惰性材料和鋼筋制成的一種復合材料。在這一復合結構中，鋼筋提供了結構的抗拉強度，而混凝土則提供了結構抗壓強度和對鋼筋的保護作用。所以混凝土橋梁的病害包括混凝土的性能劣化和混凝土中鋼筋的銹蝕兩個方面，混凝土的劣化指在使用過程中，混凝土受周圍環(huán)境的物理、化學、生物作用，混凝土內(nèi)的某些成分發(fā)生反應變性、溶解析出、結晶膨脹及基體開裂等，從而造成混凝土性能的下降，主要包括侵蝕性介質(zhì)腐蝕、凍融破壞、混凝土裂縫，混凝土的碳化(中性化)、溶出性腐蝕等,混凝土的劣化不僅直接降低混凝土的性能，更主要的是它對混凝土中的鋼筋失去保護作用，導致鋼筋的銹蝕失效。

1.1侵蝕性介質(zhì)腐蝕

侵蝕性介質(zhì)腐蝕主要指混凝土中含有的某些化學成分Ca(OH)2、(3CaO·2Al2O3·3H2O)容易與侵蝕性介質(zhì)發(fā)生化學反應，比較典型的是氯鹽的腐蝕和硫酸鹽的腐蝕。氯鹽的腐蝕主要是環(huán)境中游離的Cl-和混凝土中的(3CaO·2Al2O3·3H2O)等發(fā)生反應,生成易溶的CaCl2和大量的結晶水，使體積膨脹好幾倍，造成混凝土的破壞，當Cl-與鋼筋接觸,含量達到一定程度時，使該處的PH值迅速下降,鋼筋的鈍化膜發(fā)生破壞，使與完好的鈍化膜區(qū)域之間構成了電位差,同時，Cl-具有導電作用,可以和Fe2+發(fā)生反應生成FeCl2，加速了鋼筋的腐蝕。硫酸鹽的腐蝕可以出現(xiàn)鈣釩石破壞和石膏膨脹破壞。[2]

1.2凍融破壞

主要表現(xiàn)在混凝土中存在大量的孔隙和裂縫,水份通過毛細作用進入，當溫度降至冰點以下時，孔隙中的水凍結膨脹，體積可增大10%,使孔壁受壓變形，當溫度升高冰融化后，使孔壁產(chǎn)生拉力，經(jīng)過持續(xù)的反復凍融,使混凝土發(fā)生開裂,裂縫隨著凍融次數(shù)的增多而增加，并逐漸擴展連接,以致逐漸降低混凝土的強度。

1.3混凝土的碳化

在大氣環(huán)境下，橋梁結構的破壞主要是鋼筋的混凝土保護層碳化,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鋼筋表面，并發(fā)生化學反應，引起體積膨脹，使混凝土的裂縫加大，最終引起保護層的開裂、剝落。

1.4鋼筋的銹蝕

鋼筋的銹蝕是電化學過程,除受其自身性能影響外,與混凝土的性能和外界環(huán)境有著密切的關系，在大氣區(qū)當裂縫達到0.3mm時，鋼筋已經(jīng)開始腐蝕。鋼筋生銹后，使其本身有效截面縮小，生成的氧化鐵體積比原來膨脹好幾倍，使保護層的混凝土開裂,使有害物質(zhì)更容易進入混凝土內(nèi)部,加速對鋼筋混凝土的腐蝕。

2.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(fā)生,對混凝土的破壞程度遠遠大于兩者的代數(shù)相加,鹽凍對混凝土路面造成的傷害使得東北地區(qū)一條高等級公路只經(jīng)過一個冬天就大面積剝蝕。所以探求處理病害的處理措施應該全面的從共性的問題上去解決。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(huán)境相關,鋼筋混凝土結構的裂縫和毛細孔,是各種有害介質(zhì)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(zhì)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(fā)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:

2.1混凝土

2.1.1選用適當?shù)难a強混凝土或砂漿

被侵蝕松動的混凝土,膠結結構已經(jīng)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?shù)幕炷粱蛏皾{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(fā)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:

本新聞共3頁,當前在第1頁123