钢筋混凝土桥梁的病害处理

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　　摘要：交通工程中桥梁规模、数量在不断地增加,但在已经运营的线路上，有些桥梁却未达到其使用寿命而过早地发生损坏，研究混凝土桥梁病害发生的原因和处理、防治措施,为今后桥梁的结构设计和施工提供有益借鉴。通过对多处存在病害的混凝土桥梁进行实地考察，对其所处环境中的大气、地表水、地下水进行化验，根据侵蚀性介质类型的不同，分别进行物理、化学和结构分析。针对病害混凝土桥梁出现的混凝土保护层松动、剥落和钢筋锈蚀的现象，分析了原因，对存在病害的桥梁提出了加固改造措施，对设计、施工提出了建议。有害物质是以气体或水为载体，以混凝土的裂缝、毛细孔为通道在结构中扩散，和混凝土中的一些物质发生反应，使结构发生破坏。病害混凝土桥梁的处理措施包括提高混凝土密实度和防水抗渗性以及钢筋的耐蚀性,对防止病害的发生、提高桥梁的使用寿命有着重要的意义。

关键词：钢筋混凝土桥梁；病害；处理措施

在桥梁工程中,混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用，它一直被认为是非常耐久的材料。近几年来，才逐渐发现它也会像天然石材在一定的条件下被风化变质一样，丧失原有强度而过早损坏，影响其正常使用。混凝土桥梁的设计寿命一般都为一百年，但遭受病害的桥梁其使用寿命将大大缩短，严重的在建成几年就会出现混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀的现象，需要进行病害整治和加固维修。

1.病害发生的原因

桥梁的混凝土结构是以水泥的水化产物作为胶结料并结合一定级配的骨料或其它惰性材料和钢筋制成的一种复合材料。在这一复合结构中，钢筋提供了结构的抗拉强度，而混凝土则提供了结构抗压强度和对钢筋的保护作用。所以混凝土桥梁的病害包括混凝土的性能劣化和混凝土中钢筋的锈蚀两个方面，混凝土的劣化指在使用过程中，混凝土受周围环境的物理、化学、生物作用，混凝土内的某些成分发生反应变性、溶解析出、结晶膨胀及基体开裂等，从而造成混凝土性能的下降，主要包括侵蚀性介质腐蚀、冻融破坏、混凝土裂缝，混凝土的碳化(中性化)、溶出性腐蚀等,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，导致钢筋的锈蚀失效。

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Ca(OH)2、(3CaO·2Al2O3·3H2O)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·2Al2O3·3H2O)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。[2]

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，体积可增大10%,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.主要的病害处理措施

一般的混凝土桥梁病害是由几种破坏的组合,更加加速了侵蚀的程度,例如:化学腐蚀可以导致结构的破坏,而同时又有冰冻发生,对混凝土的破坏程度远远大于两者的代数相加,盐冻对混凝土路面造成的伤害使得东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。所以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。由以上几种主要的病害,可以看出混凝土的侵蚀与混凝土的强度无关,而与混凝土的密实度、孔隙特征和外界环境相关,钢筋混凝土结构的裂缝和毛细孔,是各种有害介质进行侵蚀的通道,如何致力于提高钢筋混凝土的密实度,切断与有害介质侵入的通道(即便是水和气体也会对钢筋混凝土具有一定的侵蚀性),对抑制混凝土桥梁各种病害的发生,提高结构的抗侵蚀能力和桥梁的使用寿命有着重要的意义。主要处理措施如下:

2.1混凝土

2.1.1选用适当的补强混凝土或砂浆

被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力。在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用适当的混凝土或砂浆补强,侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力。补强的混凝土或砂浆应具有以下性能:

 

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