浅谈混凝土桥梁的病害及防治
2015-06-30
0.引言
桥梁是指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的建筑物。修建桥梁主要是方便行人或车辆通行，与此同时，对社会经济的发展与文化的繁荣也有着重要的促进作用。桥梁所发挥的作用巨大，但是在修建的过程中不注重施工质量控制，一旦有坍塌事故的出现造成的损失与灾难也是巨大的。近年来，桥梁的坍塌事故也经常报道，也引起的人们对桥梁安全问题的思考与重视。工程人员也开始注意桥梁工程各种病害的防治。由于混凝土的具有稳定耐久的良好性能，在工程中使用最广泛的一种材料，钢筋混凝土材质的桥梁也是做常见的。但是桥梁常年暴露与太阳下，经受风吹日晒，混凝土就会风化变质，强度也会因此损坏，对其正常的使用有着严重的影响。病害严重的桥梁使用几年以后，混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀的不良现象就会出现，需要花费大笔资金对病害整治和加固维修。
1.常见病害及其原因
1.1侵蚀性介质腐蚀
侵蚀性介质腐蚀主要指混凝土中含有的某些化学成分（3CaO·2Al2O·33H2O）、Ca（OH）2容易与侵蚀性介质发生化学反应，比较典型的是氯盐的腐蚀和硫酸盐的腐蚀。氯盐的腐蚀主要是环境中游离的Cl-和混凝土中的（3CaO·2Al2O·33H2O）等发生反应，生成易溶的CaCl2和大量的结晶水，使体积膨胀好几倍，造成混凝土的破坏，当Cl-与钢筋接触，含量达到一定程度时，使该处的PH值迅速下降，钢筋的钝化膜发生破坏，使与完好的钝化膜区域之间构成了电位差，同时，Cl-具有导电作用，可以和Fe2+发生反应生成FeCl2，加速了钢筋的腐蚀。硫酸盐的腐蚀可以出现钙钒石破坏和石膏膨胀破坏。
1.2冻融破坏
主要表现在混凝土中存在大量的孔隙和裂缝，水份通过毛细作用进入，当温度降至冰点以下时，孔隙中的水冻结膨胀，使孔壁受压变形，当温度升高冰融化后，使孔壁产生拉力，经过持续的反复冻融，使混凝土发生开裂，裂缝随着冻融次数的增多而增加，并逐渐扩展连接，以致逐渐降低混凝土的强度。
1.3混凝土的碳化
在大气环境下，桥梁结构的破坏主要是钢筋的混凝土保护层碳化，碱性降低，混凝土出现裂缝，大气中的氧气和水深入混凝土中到达钢筋表面，并发生化学反应，引起体积膨胀，使混凝土的裂缝加大，最终引起保护层的开裂、剥落。
1.4钢筋的锈蚀
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。钢筋生锈后，使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，使保护层的混凝土开裂，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。
2.病害防治方法
一般的混凝土桥梁病害是由几种破坏组合，加速了侵蚀的程度。探求处理病害的处理措施应该全面的从共性的问题上去解决。
2.1混凝土
2.1.1选用适当的补强混凝土或砂浆
混凝土受到侵蚀以后就会出现松动的现象，胶结牢固的结构就会被破坏，原有的承载能力与强度就会丧失。对其进行加固时，需要将松动的混凝土给以剔除干净，选用符合要求的砂浆或混凝土及时的进行补强处理。对于侵蚀严重的部位，需要扩大剔除的尺寸范围，使混凝土表面的拉应力降低，避免裂缝的出现，使其结构的承载能力得到一定程度的增强。补强的混凝土或砂浆应具有：和易性好，具有较好的弹性和低收缩率，使补强的混凝土不开裂；与既有混凝土构件要有较高的粘接力，以及相一致的线膨胀系数，满足结构要求的抗弯强度或抗拉强度。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；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等功能。
2.1.2提高混凝土的密实度
一般病害的发生是以水为载体，通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置，而且裂缝越大，侵蚀的速度就越快，实验表明，桥梁结构要达到百年的使用寿命，裂缝宽度必须控制在0.15mm以内。病害处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面。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。
2.2钢筋
虽然混凝土抗渗性能相对良好，但是由于施工季节、施工环境及施工质量的各异，同时在桥梁运营中的养护的要求的不同，微小的孔隙和裂缝的出现很难避免，害物质的侵入也就轻而易举，最终导致钢筋的腐蚀。对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构，在混凝土基面涂刷阻锈剂，通过渗透进入混凝土中，同时不妨碍混凝土的透气性及水分散发，保护混凝土中的钢筋，防止其进一步锈蚀。阻锈剂的掺入量与有害物质的渗入总量有关，使结构在设计使用寿命内不会因钢筋锈蚀而发生破坏。在混凝土补强后，在结构表面再喷涂阻锈剂。
2.3混凝土表面的防护层
钢筋混凝土桥梁所处的环境比较恶劣时，需要设置一层防护层于混凝土的表面。有关人员对桥梁修筑在近海或海洋的环境中，选择不同种类的混凝土表面防护层进行了试验，试验结果证实如果对混凝土表面进行防护，在探测深度范围内氯离子的渗入量比混凝土表面不涂保护层的至少低7倍，混凝土表面涂保护层时，对氯离子的含量进行测定，其值与混凝土原有的氯离子浓度基本一样。对钢筋混凝土桥梁的结构进行设计时，通常按照有裂缝进行设计的，在正常的使用情况下，微小裂缝是存在的，因此最好采用遇湿固化能力强的渗透结晶型混凝土防水材料对混凝土的表面进行防护，这样可以在混凝土表面形成一道防水屏障，同时，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。当水渗入混凝土新出现的裂缝时，在没有反应的混凝土内部涂层颗粒就会与混凝土中的物质发生反应，一种新的凝胶就会产生，对于小裂缝该胶凝能够进行自身修复。
3.结语
除了外界环境对桥梁病害有一定影响外，主要还是有害物质的浸入造成的，有害物质以水为载体，通过结构中的毛细孔或裂缝，有害物质就会在结构中不断的进行扩散。所以对结构裂缝或毛细孔道进行处理是桥梁病害的重要措施。在施工中，加强对桥梁结构的防水抗渗能力和密实度进行严格的控制。其结构表面层选用渗透结晶性防水材料进行防护。同时，还应定期对桥梁进行检测与维护，建立良好的养护与维修机制，提高桥梁的使用寿命，确保其安全运营。
