浅议混凝土桥梁结构的病害及防治措施
2015-03-20
桥梁作为交通运输的枢纽，直接影响着交通的流量和荷载。随着行车密度的加大和超重车辆的增加，使公路桥梁的负荷日趋严重，原有桥梁已严重不适应交通发展的需要。目前桥梁出现的不同程度的损伤及缺陷，如：各种裂缝及蜂窝麻面和孔洞等，多是由于设计考虑不周、施工不当、养护管理不善、混凝土老化等原因造成的。为了保证已有公路的畅通运营，桥梁的养护与维修工作就显得尤为重要。
一、混凝土桥梁出现的主要病害及原因
（一）由混凝土缺陷引起的病害
1.蜂窝、麻面和气泡
蜂窝指混凝土构件表面缺少水泥浆，使骨料间产生如蜂窝状的不规则窟窿；麻面指混凝土构件表面出现无数连续成片的不规则小凹点；气泡指混凝土表面出现的大小不一、分布不均的气泡状凹陷。
产生的原因可大致归为：1．混凝土配合比设计不准确，致混凝土砂率偏低、集料粒径偏大。2．混凝土拌合不均或运输过程离析。3．振捣不密实，尤其梁体存在斜面时振捣时间短，混凝土排气不充足。4．模板底部有空隙，浇筑时漏浆，以及选择的模板表面不光滑，模板湿润又不够，致使构件表面混凝土内的水份被吸去。
2.混凝土自应力裂缝
此类裂缝可分为收缩裂缝和温度裂缝。此类裂缝可分为混凝土硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝，是受混凝土材料配合、浇筑方法，养护条件和使用环境等多种因素影响的。
温度裂缝是混凝土受冷热温度变化影响，混凝土内部收缩和膨胀，产生的温度应力超过混凝土强度所致。
收缩裂缝如：盖梁竖向裂缝、桥台台帽竖向裂缝、墩柱竖向裂缝等，此类裂缝特点是：多发生在混凝土面层，裂缝浅而细，多沿板类构件短边方向，均匀分布于相邻两根钢筋之间，中间宽两头细，至梁的上、下缘附近逐渐消失。
收缩裂缝产生原因：1.水泥品种、标号、骨料品种没有根据施工场所自然环境等具体情况选择，水泥用量及水灰比不符合施工要求等。2.在混凝土浇筑后4—5小时，此时水泥水化反应激烈，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小。混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。
（二）由其他因素引起的裂缝
从基础向上发展至墩台上部的裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝、双柱式桥墩下承台的竖向裂缝、墩台盖梁自上而下的垂直裂缝等，这些裂缝多是由于基础松软产生不均匀沉降或局部应力所致。
（三）钢筋的锈蚀
混凝土的劣化不仅直接降低混凝土的性能，更主要的是它对混凝土中的钢筋失去保护作用，导致钢筋锈蚀。
受力钢筋的锈蚀是电化学过程，除受其自身性能影响外，与混凝土的性能和外界环境有着密切的关系，在大气区当裂缝达到0.3mm时，钢筋已经开始腐蚀，当钢筋暴露于空气中，更加快了钢筋锈蚀速度。钢筋生锈后，导致其本身有效截面缩小，生成的氧化铁体积比原来膨胀好几倍，导致保护层的混凝土开裂或表面混凝土成块脱落，使有害物质更容易进入混凝土内部，加速对钢筋混凝土的腐蚀。随着钢筋锈蚀程度的增大，钢筋与混凝土之间的粘结力减小、共同作用受到损害，从而引起构件承载力下降。
二、治理上述病害的几种有效措施
（一）混凝土原材料的控制
选用适当的补强混凝土或砂浆，要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能，满足抗渗、抗冻要求。混凝土设计配合比要采用适当的砂率，选择符合结构断面尺寸和钢筋间距的集料粒径，对位于侵蚀环境水中的桥墩，应采用防水混凝土和适当的混合掺料或添加剂。如在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以减少水泥带入的碱量，加太钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，并具有很好的抗渗能力，达到自防水的基本要求。
（二）对蜂窝、麻面等的修饰
1．在修饰前凿除松散薄弱部分，再用清水冲洗干净。
2．在麻面、蜂窝处涂涮一层素水泥浆。
3．混凝土硬化后（24小时左右），将砂浆拌和均匀，将砂浆用刮刀用力压入麻点、蜂窝内，即压即刮平，然后用布拭去表面粉尘，养护24小时左右再用细砂纸打磨光滑。
气泡、露筋、磨损等病害的治理可参考蜂窝、麻面的基本处理措施，但也要依病害发生程度而制定具体的施工措施。
（三）对于既有结构混凝土的裂缝，可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵；对于贯通的毛细孔，可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进入混凝土内部，与混凝土本身的某些物质发生反应，生成凝胶，堵塞毛细孔，提高混凝土的密实度，增加抗渗性，从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命。
（四）对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构，可在混凝土表面涂刷阻锈剂，通过渗透进入混凝土中，防止钢筋进一步锈蚀，这种方法既不妨碍混凝土的透气性及水分散发，又起到保护钢筋的作用。对于侵蚀严重的钢筋混凝土结构，必须剔除松动的混凝土，检查钢筋的锈蚀程度，如钢筋只是表面锈蚀，可先作除锈处理，并在钢筋表面涂刷阻锈剂，如果钢筋的有效面积明显减小，应该采用同型号的钢筋进行绑焊。在混凝土补强后，必须在结构表面再喷涂阻锈剂。
（五）桥梁防水系统的设计
1.在混凝土基面涂抹渗透结晶型防水材料
防水层可采用渗透结晶型防水材料，其具有遇湿固化能力，不仅可以在混凝土表面形成一道防水屏障，而且其对混凝土的渗透性强，渗入混凝土中后，其活性物质可与混凝土中的物质进一步反应生成凝胶，堵塞已存在于混凝土中的空隙、裂缝及毛细孔，以增加基层混凝土的密实度，阻止了水和各种侵蚀性介质的渗入。
2. 在桥面铺设防水层
可采用聚合物沥青防水涂料，其是以复合离子型乳化沥青、橡胶、树脂改性剂为主要原料构成的单组分水乳型防水涂料，与水泥混凝土及沥青混合料表面粘结均非常牢固，耐高低温，在热沥青混合料摊铺后，可以软化并与与其高度粘结，耐久性能好。
防水层铺装前必须对水泥混凝土桥面板进行严格的清理，用高压吹风机将桥面灰尘处理干净，保持桥面板表面平整粗糙，干燥整洁。施工时防水层易薄不易厚，易喷涂不易刷涂，喷涂可随着桥面的凹凸，均匀的将涂料撒布在凹凸的表层，保留粗糙面增加沥青混凝土与桥面的粘结力。
三、结语
综上所述，我国的路桥建设正处于高速发展阶段，在使用过程中，路桥梁混凝土构件因受到各种因素而出现的外观缺陷等，不仅影响混凝土构件的外观形象,也会对混凝土桥梁的强度、耐久性产生影响，对行车安全带来隐患，并阻碍交通运输经济的发展。在桥梁建设施工时，施工单位要紧抓设计环节，保持良好的施工水平和职业道德，建设完成后加强养护和维修，发现桥梁病害，及时分析其成因，在了解具体情况后采用有效的维修措施，减轻或消除病害。
