橋梁堿蝕的防治

李海生

摘要:所謂混凝土橋梁堿蝕,是指鋼筋混凝土與其環境間的物理化學作用引起混凝土本身強度降低的變化。主要為堿-集料的反應和鹵素離子的侵蝕以及由此引起的其它的損壞(鋼筋銹脹等)。

關鍵詞:橋梁情堿蝕;防治

所謂混凝土橋梁堿蝕,是指鋼筋混凝土與其環境間的物理化學作用引起混凝土本身強度降低的變化。主要為堿-集料的反應和鹵素離子的侵蝕以及由此引起的其它的損壞(鋼筋銹脹等)。

鋼筋混凝土結構是應用非常廣泛的一種結構形式,但由于材料自身、使用環境和設計上的缺點,使得大多數存在時間較長的混凝土結構存在嚴重的堿蝕問題。從而引起混凝土結構的耐久性問題,使許多結構達不到設計使用年限就提前報廢,這給各國帶來巨大的經濟損失和財政負擔。

混凝土中的主要成份是硅酸鈣,遇水后發生水化反應,形成游離鈣、硅酸和氫氧根。當混凝土中的水足夠多時,在毛細壓作用下,水可以沿毛細孔上升達10cm左右。此時,混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面,隨著水份蒸發,這些鹽份殘留在混凝土表面,形成白色粉末狀晶體,進一步與空氣中二氧化碳反應在混凝土表面結晶形成白色硬塊。

堿蝕剛開始以水跡的形態出現。然后逐漸發展為堿跡,最后形成堿蝕。在這個過程中,如果結構還存在裂縫,就會引起鋼筋的銹脹,加速構件的失效。

在通常情況下,混凝土空隙中充滿了由于水泥水解時產生的氫氧化鈣飽和溶液,其堿度很高。鋼筋在高堿度的環境中,呈現鈍化狀態。但當混凝土在碳化作用和鹵離子的破壞作用下,很容易使氫氧化鐵變為氯化鐵。從而引發自然界最為普遍的原電池腐蝕。

堿蝕原因存在于設計、施工和養護的各個環節。設計中的防水性能不好、容易造成漏水,施工中的混凝土質量不合格、震搗不密實、鋼筋保護層厚度不夠,養護中沒有對結構進行合理及時的維修,均會加速堿蝕,導致結構的耐久性降低,使結構無法達到設計使用的年限。

常見的混凝土橋梁的堿蝕多發生在:邊梁挑沿處;預制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處;其它預制梁的鉸縫及腹板處;泄水孔周圍及附近;梁端及帽梁;橋臺背墻等

1分析橋梁病害的原因及處理的措施:

下部的堿蝕多是上邊的漏水造成的。

邊梁挑沿處由于沒有設置防止雨水倒流裝置引起堿蝕。邊梁上多為人行道及欄桿、防撞墻和分割帶部位。下雨時,雨水會順著欄桿地袱流到梁邊,再倒流到梁翼緣根部及腹板,造成邊梁的水跡、堿跡直至堿蝕。

我們可以設置一個防倒流裝置來阻止雨水的倒流。設置滴水沿或者滴水槽。

由于沒有設橋面防水措施或防水措施沒有伸到人行道處,或者與人行道處的防水層不是一個整體;排水措施不暢通而且人行道邊緣為橋面橫坡的坡腳;預制梁與梁之間的鉸縫又是薄弱環節;人行道比梁更容易引起負彎矩裂縫;這些都很容易導致水侵入梁體,導致預制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處(即人行道的邊緣部位)堿蝕破壞。

其它預制梁的鉸縫及腹板處的堿蝕破壞主要是因為:橋面沒有設防水層;橋面混凝土及瀝青混凝土的厚度比較小或強度較小;橋面鋼筋設置較少;鉸縫間連接薄弱;T梁間的橫隔板聯系不牢固;超重車過橋時引起橋面劇烈震動是加快鉸縫損壞的重要因素。

泄水孔周圍及附近的堿蝕的主要原因為:泄水孔四周混凝土不密實,且防水層做的不好;泄水管應符合規范的要求,每平方米橋面宜設置300mm2的泄水孔。

立交橋及高速公路上的橋梁,泄水管不宜直接掛在板下,可將泄水管通過縱向及豎向排水管道直接引向地面。

梁端及帽梁堿蝕,多是由于連續縫的損壞而導致:

現在的工程為了趕進度,中小橋一般采用預制梁。預制梁在荷載作用下的梁端轉角是造成連續縫破壞的主要原因之一。

如圖所示:

其中,A點下的支座為固定支座;B點下的支座為滑動支座;C點下的支座為固定支座。

梁在低溫下收縮后,兩個支座間的距離的關系:AB>AB`;AC=AC`。

由此很容易看出,由于連續縫處的剛度比其他部位小很多,所以梁體收縮所產生的變形幾乎全部被BC吸收,BC變成B`C`。混凝土的抗拉能力很弱,很容易產生溫度受拉裂縫。

以上兩條所產生的裂縫都是由于連續縫處剛度比其它部位的剛度小,所以我們要想從根本解決連續縫的問題,只能是使連續縫的剛度與其它部位相同才能從根本上解決。從設計上我們可以采用現澆的方法,不設連續縫;或者采用先簡支后連續的方法,使連續縫的剛度與其它部位的剛度相同。

2 下邊談談橋建好以后堿跡、堿蝕的防治措施。

混凝土堿跡的治理:用干刷子用力刷除;用水和刷子清洗;用高壓水槍或者輕微噴沙后再次用水清洗;對于不溶于水的堿跡物質,可以用稀釋后的弱酸清洗。為防止堿跡現象再次發生,在將堿跡部位清洗干凈后,應該涂刷滲透性差的防水涂料。

3下面以在涂裝保護工程中使用的優止高效防水劑裝飾涂料為例,說明防水涂料的使用方法。

3.1.表面準備:

認真進行施工表面的準備是取得良好效果的基礎。為確保長期、可靠的施工效果,應嚴格按如下工法進行表面準備,確保構件表面清潔、堅固。

一般要求 :用噴砂或高壓水槍清除所有灰塵、油污、泛堿、油漆、浮漿、松動砂漿等一切影響涂料與構件表面良好結合的雜物。噴砂或高壓水施工后,用鋼絲刷清除表面殘留雜物,最后用清水沖刷施工表面。

表面修補:對老化疏松的結構要徹底鑿除,直到清潔到堅固的基層并用UP2000進行修補加固,確保結構表面堅固完好。

表面油污的處理:如果構件表面油污污染嚴重,要徹底清除油污層。由于油污有較強的滲透力,要將表面結構鑿除1至2厘米直到清潔堅固的基層,然后用UP2000進行修補加固,確保表面清潔堅固。

增強鋼筋的處理:如果結構破損嚴重致使預埋鋼筋暴露并銹蝕,按如下工法認真清理銹蝕鋼筋:

a、將鋼筋周圍的結構層鑿除,使鋼筋徹底暴露。鋼筋兩端的結構也要鑿除,使沒有生銹的部分至少暴露出5厘米;b、用鋼絲刷徹底清除鋼筋的銹跡,直到露出嶄新的金屬表面;c、在鋼筋表面涂刷兩遍FP阻銹劑;d、用UP2000修補結構層被鑿除的部分,以獲得清潔堅固的表面。

水泥砂漿抹面的處理:為取得最佳防水效果,SP應直接涂刷在構件表面。

構件裂縫的處理

a、 穩定的裂縫。在構件穩定的細小裂縫(1mm以內)上,薄薄地抹一層優防水涂料。對構件上穩定的較大裂縫(1mm以上),應先將裂縫清理干凈,然后用UP2000進行填充、密封。

b、 可移動的裂縫。對可移動的裂縫,應將其清理干凈,然后用柔性優止水進行填充、密封,并用柔性優止涂料涂刷裂縫兩側各15cm寬度的區域,必要時還需要鋪敷增強纖維。柔性優止水的涂層厚度至少為1.6mm。

施工方法:用刷子或噴槍在已經充分濕潤的構件表面均勻涂刷SP防水裝飾涂料。

第一遍要用粗纖維刷子涂刷,以確保表面的孔洞徹底彌合。第二遍可以用普通刷子或噴槍施工。兩遍涂刷應間隔24小時。如果被涂刷構件原有的紋理較粗,應在第一遍涂層涂刷5到7天后再涂刷第二遍,這樣可以提高SP的遮蓋效果。

養護:一般氣候條件下,不需要對SP涂層進行特別養護。但在干燥、炎熱、多風的氣候條件下,SP防水裝飾涂料至少需要養護48小時。

橋梁堿蝕病害是橋梁的一個通病,我們應該在設計、施工、養護的各個環節都加以重視。如果能根除堿蝕病害,不僅會給橋梁維修部門節省一大筆錢,而且還會延長橋梁的使用壽命。