鋼筋混凝土橋梁病害的處理

陳同福

（江西省贛州市公路管理局于都分局，江西 于都 342300）

1 引言

路橋的的興建與暢通，促進了人類社會的文化和經濟生活的繁榮與發展。但是橋梁一旦發生倒塌事故，就會帶來巨大的損失和災難。近些年，人們已經開始注意到了各種因不同病害造成的橋梁困擾原因。在橋梁工程中，混凝土作為主要的建筑材料而被廣泛使用，它一直被認為是非常耐久的材料。近幾年來，才逐漸發現它也會像天然石材在一定的條件下被風化變質一樣，喪失原有強度而過早損壞，影響其正常使用。遭受病害的橋梁其使用壽命將大大縮短，嚴重的在建成幾年就會出現混凝土保護層剝落、鋼筋銹蝕的現象，需要進行病害整治和加固維修。

2 產生病害的現象及原因

2.1 侵蝕性介質腐蝕。侵蝕性介質腐蝕主要指混凝土中含有的某些化學成分容易與侵蝕性介質發生化學反應，比較典型的是氯鹽的腐蝕和硫酸鹽的腐蝕。

2.2 凍融破壞。主要表現在混凝土中存在大量的孔隙和裂縫，水份通過毛細作用進入，當溫度降至冰點以下時，孔隙中的水凍結膨脹，使孔壁受壓變形，當溫度升高冰融化后，使孔壁產生拉力，經過持續的反復凍融，使混凝土發生開裂，裂縫隨著凍融次數的增多而增加，并逐漸擴展連接，以致逐漸降低混凝土的強度。

2.3 混凝土的碳化。在大氣環境下，橋梁結構的破壞主要是鋼筋的混凝土保護層碳化，堿性降低，混凝土出現裂縫，大氣中的氧氣和水深入混凝土中到達鋼筋表面，并發生化學反應，引起體積膨脹，使混凝土的裂縫加大，最終引起保護層的開裂、剝落。

2.4 鋼筋的銹蝕。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境有著密切的關系，在大氣區當裂縫達到0.3mm時，鋼筋已經開始腐蝕。鋼筋生銹后，使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，使保護層的混凝土開裂，使有害物質更容易進入混凝土內部，加速對鋼筋混凝土的腐蝕。

3 有效的防控措施

3.1 混凝土。①選用適當的補強混凝土或砂漿。被侵蝕松動的混凝土，膠結結構已經遭到破壞，喪失了原有的強度和承載能力。

在進行處理時，應剔除松動的混凝土，采用適當的混凝土或砂漿補強，侵蝕嚴重的應考慮增大原來結構的尺寸，降低混凝土表面的拉應力，抑制裂縫的發生，增強結構的承載能力。②提高混凝土的密實度。一般病害的發生是以水為載體，通過裂縫或孔道到達混凝土內部和鋼筋位置，而且裂縫越大，侵蝕的速度就越快，實驗表明，橋梁結構要達到百年的使用壽命，裂縫寬度必須控制在0.15mm以內。病害處理應包括改善結構材料的防水性能和提高密實度兩個方面。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部，與混凝土本身的某些物質發生反應，生成凝膠，堵塞毛細孔，提高混凝土的密實度，增加抗滲性，從而提高混凝土的抗侵蝕能力和使用壽命。③適當增加混凝土保護層的厚度。在混凝土耐久性規范中，規定了最小保護層厚度，較原來的鋼筋混凝土規范有了很大的提高，這是一條防止混凝土被侵蝕的重要手段，可以將延長有害物質到達鋼筋的時間，延緩了鋼筋的腐蝕，使鋼筋混凝土的有效壽命得到提高。

3.2 鋼筋。盡管混凝土具有較好的抗滲性，但由于施工條件、施工質量的不同以及在運營過程中養護的問題，難以避免存在微小的孔隙和裂縫，使有害物質容易侵入，造成鋼筋的腐蝕。對于侵蝕輕微的鋼筋混凝土結構，在混凝土基面涂刷阻銹劑，通過滲透進入混凝土中，同時不妨礙混凝土的透氣性及水分散發，保護混凝土中的鋼筋，防止其進一步銹蝕。阻銹劑的摻入量與有害物質的滲入總量有關，使結構在設計使用壽命內不會因鋼筋銹蝕而發生破壞。對于侵蝕嚴重的鋼筋混凝土結構，應該在剔除松動的混凝土后，檢查鋼筋的銹蝕情況，如鋼筋只是表面銹蝕，應作除銹處理后，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，在結構表面再噴涂阻銹劑。

3.3 混凝土表面的防護層。處于惡劣環境下的混凝土橋梁，應在混凝土表面增設防護層。在海洋及近海環境下，經過對多種混凝土表面防護層進行試驗，表明采用防護層保護的混凝土試件在探測深度范圍內氯離子的滲入量比無涂層的低7倍以上，氯離子的含量值基本接近混凝土原有的初始濃度。鋼筋混凝土結構設計按允許有裂縫設計考慮的，在正常使用狀態是存在微小裂縫的，所以表面防護層宜采用滲透結晶型混凝土防水材料，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，其活性物質可與混凝土中的物質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的滲入。當混凝土出現新的裂縫有水滲入時，在混凝土內部未反應的涂層顆粒還可與混凝土中的物質繼續反應生成新的凝膠，對較小的裂縫可實現自身修復。

4 對病害的處理

4.1 橋梁裂縫加固和修補方法。

橋梁裂縫處理與加固應結合進行。加固的目的一方面是為了恢復或提高梁體的承載能力(縱向加固），提高橋梁的橫向剛度(橫向加固），另外是為了減小裂縫的產生和進一步的發展。常用的橋梁縱向加固方法：上部結構加固時可采用橋面補強層加固法、增大截面和配筋法、粘貼鋼板法、改變結構受力體系加固法、體外預應力法等，下部結構加固時可采用擴大基礎加固法、增補樁基加固法、混凝土套箍法、墩臺拓寬法和橋臺新建擋土墻加固法；橋梁橫向加固方法有：增設預應力橫隔板、提高橋梁的橫向剛度。

新材料新工藝的采用：在改善混凝土的使用性能和耐久性方面，有各種混凝土裂縫修補技術，以聚丙烯纖維為代表的高性能纖維混凝土的應用，堿一骨料反應抑制劑以及滲透型鋼筋阻銹劑的推廣使用等。

4.2 注重橋梁裂縫病害的處理效果。

橋梁裂縫病害的處理效果主要取決于修補材料的質量與相應的施工工藝水平，早期橋梁裂縫修補，對不同部位，采用不同的材料和施工方法，橋柱和橋的縱、橫梁的裂縫修補材料，普通采用鋼板加固方法；而橋面則采用瀝青澆灌方法。前者使用的材料與方法的缺點是：增加橋梁的荷載，施工難度大，優點是牢固可靠；后者的材料和方法的缺點是：瀝青容易老化，修補不久又產生裂縫，只堵漏，不補強；優點是施工方便快捷?；炷亮芽p引起水分滲入是導致鋼筋銹蝕的通道。鋼筋銹蝕損壞的修復傳統采取"打補丁"的辦法，即局部鑿除松動的混凝土，露出銹蝕鋼筋，除銹后抹上水泥砂漿。實踐中多次發現效果不佳，同時還給補丁四周的鋼筋帶來更嚴重的銹蝕問題。近年來，國外開發了一種新的修復技術：在結構表面涂上一層遷移型有機阻銹劑，它可以通過混凝土遷移到鋼筋表面，使鋼筋再鈍化。

5 結語

混凝土橋梁病害的發生，除環境因素外，大多數情況下是有害物質以結構中的裂縫或毛細孔為通道，以水或氣體為載體，在結構中逐步擴散進行的?；炷翗蛄旱牟『μ幚泶胧轻槍Y構裂縫或毛細孔道的處理，提高原結構的密實度和防水抗滲性能。位于環境惡劣地區的鋼筋混凝土結構，除考慮結構剛度外，其設計混凝土橋梁不宜按允許裂縫出現的情況考慮。采用滲透結晶性防水材料作為結構表面的防護層較單純防水材料更適合于耐久性要求。為提高結構耐久性和使用壽命，保證結構的使用安全性，應建立定期檢測、維護和維修機制。

[1]鐵建設[2005]157號.鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定[S].