淺議混凝土橋梁結構的病害及防治措施
2015-03-20
橋梁作為交通運輸?shù)臉屑~，直接影響著交通的流量和荷載。隨著行車密度的加大和超重車輛的增加，使公路橋梁的負荷日趨嚴重，原有橋梁已嚴重不適應交通發(fā)展的需要。目前橋梁出現(xiàn)的不同程度的損傷及缺陷，如：各種裂縫及蜂窩麻面和孔洞等，多是由于設計考慮不周、施工不當、養(yǎng)護管理不善、混凝土老化等原因造成的。為了保證已有公路的暢通運營，橋梁的養(yǎng)護與維修工作就顯得尤為重要。
一、混凝土橋梁出現(xiàn)的主要病害及原因
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1.蜂窩、麻面和氣泡
蜂窩指混凝土構件表面缺少水泥漿，使骨料間產(chǎn)生如蜂窩狀的不規(guī)則窟窿；麻面指混凝土構件表面出現(xiàn)無數(shù)連續(xù)成片的不規(guī)則小凹點；氣泡指混凝土表面出現(xiàn)的大小不一、分布不均的氣泡狀凹陷。
產(chǎn)生的原因可大致歸為：1．混凝土配合比設計不準確，致混凝土砂率偏低、集料粒徑偏大。2．混凝土拌合不均或運輸過程離析。3．振搗不密實，尤其梁體存在斜面時振搗時間短，混凝土排氣不充足。4．模板底部有空隙，澆筑時漏漿，以及選擇的模板表面不光滑，模板濕潤又不夠，致使構件表面混凝土內(nèi)的水份被吸去。
2.混凝土自應力裂縫
此類裂縫可分為收縮裂縫和溫度裂縫。此類裂縫可分為混凝土硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫，是受混凝土材料配合、澆筑方法，養(yǎng)護條件和使用環(huán)境等多種因素影響的。
溫度裂縫是混凝土受冷熱溫度變化影響，混凝土內(nèi)部收縮和膨脹，產(chǎn)生的溫度應力超過混凝土強度所致。
收縮裂縫如：蓋梁豎向裂縫、橋臺臺帽豎向裂縫、墩柱豎向裂縫等，此類裂縫特點是：多發(fā)生在混凝土面層，裂縫淺而細，多沿板類構件短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，中間寬兩頭細，至梁的上、下緣附近逐漸消失。
收縮裂縫產(chǎn)生原因：1.水泥品種、標號、骨料品種沒有根據(jù)施工場所自然環(huán)境等具體情況選擇，水泥用量及水灰比不符合施工要求等。2.在混凝土澆筑后4—5小時，此時水泥水化反應激烈，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小?；炷帘韺铀謸p失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。
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從基礎向上發(fā)展至墩臺上部的裂縫、翼墻和前墻斷裂的裂縫、橋墩墩帽順橋軸線橫貫墩帽的水平裂縫、雙柱式橋墩下承臺的豎向裂縫、墩臺蓋梁自上而下的垂直裂縫等，這些裂縫多是由于基礎松軟產(chǎn)生不均勻沉降或局部應力所致。
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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，導致鋼筋銹蝕。
受力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，當鋼筋暴露于空氣中，更加快了鋼筋銹蝕速度。鋼筋生銹后，導致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，導致保護層的混凝土開裂或表面混凝土成塊脫落，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。隨著鋼筋銹蝕程度的增大，鋼筋與混凝土之間的粘結力減小、共同作用受到損害，從而引起構件承載力下降。
二、治理上述病害的幾種有效措施
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選用適當?shù)难a強混凝土或砂漿，要有較高的密實度以及抗化學侵蝕的性能，滿足抗?jié)B、抗凍要求?；炷猎O計配合比要采用適當?shù)纳奥?，選擇符合結構斷面尺寸和鋼筋間距的集料粒徑，對位于侵蝕環(huán)境水中的橋墩，應采用防水混凝土和適當?shù)幕旌蠐搅匣蛱砑觿?。如在混凝土中加入粉煤灰或超細粉等可以減少水泥帶入的堿量，加太鋼纖維深丙烯纖維可以對膨脹、開裂起到阻裂作用，并具有很好的抗?jié)B能力，達到自防水的基本要求。
?。ǘΨ涓C、麻面等的修飾
1．在修飾前鑿除松散薄弱部分，再用清水沖洗干凈。
2．在麻面、蜂窩處涂涮一層素水泥漿。
3．混凝土硬化后（24小時左右），將砂漿拌和均勻，將砂漿用刮刀用力壓入麻點、蜂窩內(nèi)，即壓即刮平，然后用布拭去表面粉塵，養(yǎng)護24小時左右再用細砂紙打磨光滑。
氣泡、露筋、磨損等病害的治理可參考蜂窩、麻面的基本處理措施，但也要依病害發(fā)生程度而制定具體的施工措施。
（三）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(nèi)部，與混凝土本身的某些物質(zhì)發(fā)生反應，生成凝膠，堵塞毛細孔，提高混凝土的密實度，增加抗?jié)B性，從而提高混凝土的抗侵蝕能力和使用壽命。
?。ㄋ模τ谇治g輕微的鋼筋混凝土結構，可在混凝土表面涂刷阻銹劑，通過滲透進入混凝土中，防止鋼筋進一步銹蝕，這種方法既不妨礙混凝土的透氣性及水分散發(fā)，又起到保護鋼筋的作用。對于侵蝕嚴重的鋼筋混凝土結構，必須剔除松動的混凝土，檢查鋼筋的銹蝕程度，如鋼筋只是表面銹蝕，可先作除銹處理，并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。在混凝土補強后，必須在結構表面再噴涂阻銹劑。
?。ㄎ澹蛄悍浪到y(tǒng)的設計
1.在混凝土基面涂抹滲透結晶型防水材料
防水層可采用滲透結晶型防水材料，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，滲入混凝土中后，其活性物質(zhì)可與混凝土中的物質(zhì)進一步反應生成凝膠，堵塞已存在于混凝土中的空隙、裂縫及毛細孔，以增加基層混凝土的密實度，阻止了水和各種侵蝕性介質(zhì)的滲入。
2. 在橋面鋪設防水層
可采用聚合物瀝青防水涂料，其是以復合離子型乳化瀝青、橡膠、樹脂改性劑為主要原料構成的單組分水乳型防水涂料，與水泥混凝土及瀝青混合料表面粘結均非常牢固，耐高低溫，在熱瀝青混合料攤鋪后，可以軟化并與與其高度粘結，耐久性能好。
防水層鋪裝前必須對水泥混凝土橋面板進行嚴格的清理，用高壓吹風機將橋面灰塵處理干凈，保持橋面板表面平整粗糙，干燥整潔。施工時防水層易薄不易厚，易噴涂不易刷涂，噴涂可隨著橋面的凹凸，均勻的將涂料撒布在凹凸的表層，保留粗糙面增加瀝青混凝土與橋面的粘結力。
三、結語
綜上所述，我國的路橋建設正處于高速發(fā)展階段，在使用過程中，路橋梁混凝土構件因受到各種因素而出現(xiàn)的外觀缺陷等，不僅影響混凝土構件的外觀形象,也會對混凝土橋梁的強度、耐久性產(chǎn)生影響，對行車安全帶來隱患，并阻礙交通運輸經(jīng)濟的發(fā)展。在橋梁建設施工時，施工單位要緊抓設計環(huán)節(jié)，保持良好的施工水平和職業(yè)道德，建設完成后加強養(yǎng)護和維修，發(fā)現(xiàn)橋梁病害，及時分析其成因，在了解具體情況后采用有效的維修措施，減輕或消除病害。
