鋼筋混凝土橋梁病害檢測分析

李家明

1 引言

隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，我國對于橋梁工程等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)越來越重視，鋼筋混凝土橋梁的數(shù)量越來越多。由于受到設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等因素的影響，導(dǎo)致了橋梁工程經(jīng)常存在相關(guān)的病害。因?yàn)闄z測與加固工作的不及時(shí)，造成了大量橋梁出現(xiàn)了失效、坍塌等問題，這不僅會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也威脅到使用人員的生命與財(cái)產(chǎn)安全。因而，現(xiàn)階段進(jìn)行鋼筋混凝土橋梁病害檢測的探討有著重要的意義。

2 鋼筋混凝土橋梁病害檢測的概述

2.1 常見的病害類型

鋼筋混凝土橋梁施工與運(yùn)營過程中，常見的病害類型有很多：①橋面鋪裝病害。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的主要作用就是阻隔外界因素對橋梁工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損害，同時(shí)也避免雨水、外力作用對于橋梁工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的破壞。但是，目前橋面鋪裝經(jīng)常存在坑槽、唧漿等類型的病害，并且這些病害直接造成了滲水問題，進(jìn)而導(dǎo)致了橋梁工程內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕、氧化等問題。由于受到滲水問題的影響，橋梁下部的混凝土也會出現(xiàn)化學(xué)腐蝕問題，進(jìn)而對承重結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。②鋼筋混凝土橋梁經(jīng)常出現(xiàn)伸縮縫病害。伸縮縫的設(shè)置是為了給橋梁提供足夠的伸縮空間，一旦伸縮縫裝置出現(xiàn)了病害，將造成橋梁工程的伸縮空間不足，還可能伴隨著漏水等一系列的問題。③橋梁經(jīng)常出現(xiàn)橋頭搭板病害。所謂的橋頭搭板病害，主要是指橋頭搭板因?yàn)槊撀涠鴮?dǎo)致橋頭跳車等問題。一旦出現(xiàn)橋頭搭板等相關(guān)病害，勢必會給行車安全造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)，橋頭搭板病害還可能對橋涵整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性造成不良的影響。④支座移位損害也是一種常見的病害類型。支座的安裝可以有效的傳遞橋梁體系上部的承載力、變形力，同時(shí)還可以降低溫度變化對于橋梁穩(wěn)定性的影響。一旦支座出現(xiàn)移位病害，將造成橋梁工程梁體的受力情況發(fā)生偏移，并且將導(dǎo)致橋梁工程出現(xiàn)局部應(yīng)力集中的問題，進(jìn)而影響到橋梁整體的穩(wěn)定性。

2.2 鋼筋混凝土橋梁病害的檢測內(nèi)容

在進(jìn)行鋼筋混凝土橋梁的病害檢測工作時(shí)：①進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)體系的檢測。對于橋梁結(jié)構(gòu)的性能檢測工作而言，主要采用荷載試驗(yàn)進(jìn)行。檢測過程中，可以根據(jù)荷載性質(zhì)的不同將其分為靜載試驗(yàn)與動載試驗(yàn)。通過進(jìn)行靜載試驗(yàn)，可以對所選橋梁截面的應(yīng)力（應(yīng)變）情況以及位移（撓度）情況進(jìn)行掌握，同時(shí)還可以對荷載橫向分布、橋梁裂縫擴(kuò)展情況進(jìn)行分析。通過進(jìn)行動載試驗(yàn)，可以對動應(yīng)變以及動撓度等參數(shù)進(jìn)行掌握，同時(shí)可以了解橋梁的自振特性、動力響應(yīng)等數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以對橋梁性能進(jìn)行評價(jià)。②檢測過程中要對橋面性能進(jìn)行檢測，這一過程中需要用到雷達(dá)、紅外熱象儀、超聲波等技術(shù)。需要注意的是，檢測中要對橋梁縱坡、橫坡以及橋面的平整度、磨耗效果引起重視，并且要對橋梁頂面鋼筋保護(hù)層的層裂問題進(jìn)行嚴(yán)格的檢測。③注重橋梁基礎(chǔ)的檢測。對于橋梁基礎(chǔ)整體性能以及材料狀況的檢測工作，可以從墩臺沉降、傾斜狀況等方面著手，檢測過程中可以應(yīng)用激光系統(tǒng)以及連通管水平測量裝置進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)沉降值的觀測。

3 鋼筋混凝土橋梁病害的檢測分析

3.1 混凝土碳化檢測分析

鋼筋混凝土橋梁的碳化問題屬于化學(xué)腐蝕的一種，由于混凝土結(jié)構(gòu)長期暴露在空氣中直接與二氧化碳相接觸，因而二氧化碳可以通過混凝土表面的一些細(xì)小孔洞、裂隙進(jìn)入到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，通過與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土在水化過程中發(fā)生碳化反應(yīng)。這樣一來，將造成混凝土的堿性降低，并且隨著時(shí)間的增長混凝土的碳化深度將會不斷加深，這一過程中鋼筋表面的保護(hù)層也會不斷的變薄。如果不能及時(shí)對混凝土碳化問題進(jìn)行檢測與修復(fù)，將導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)生銹、腐蝕的問題，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的受力性能下降。一般而言，所有的鋼筋混凝土橋梁都會發(fā)生碳化問題，檢測過程中可以通過二氧化碳的濃度進(jìn)行混凝土碳化深度的換算，并且可以對碳化時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，混凝土的碳化速率隨將會伴隨著碳化深度、時(shí)間的增加而不斷的降低。

3.2 堿-骨料檢測分析

混凝土中存在的水泥成分以及骨料中存在的活性硅成分，將在水的作用下進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成一種堿-硅酸鹽凝膠。對于這一物質(zhì)而言，容易出現(xiàn)酥松、膨脹現(xiàn)象，進(jìn)而造成混凝土發(fā)生開裂破壞。這一病害一旦出現(xiàn)將難以得到控制，并且堿-骨料反應(yīng)的一個(gè)重要特征就是表面開裂。因?yàn)槭艿交炷羶?nèi)部結(jié)構(gòu)中的鋼筋約束作用，堿-骨料反應(yīng)將導(dǎo)致混凝土的表面位置出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫問題，這一過程中裂縫位置處將會出現(xiàn)白色凝膠物質(zhì)。在進(jìn)行混凝土堿-骨料反應(yīng)的檢測工作時(shí)，可以對外表進(jìn)行觀察。但是，對于已經(jīng)出現(xiàn)堿-骨料反應(yīng)的橋梁工程而言，現(xiàn)階段并沒有可靠的修補(bǔ)措施，施工過程中可以通過對含堿量指標(biāo)進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到堿-骨料反應(yīng)的防治效果。

3.3 氯離子侵蝕的檢測分析

外界環(huán)境中存在的氯離子，將會對已經(jīng)硬化了的混凝土進(jìn)行侵蝕。一般而言，氯離子主要來自于外界環(huán)境中的水，如果在短時(shí)間內(nèi)有大量的氯離子進(jìn)入到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的表面發(fā)生泛白問題，并且將造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損。為了降低氯離子對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕與破壞，可以定期對可能浸潤混凝土的水體進(jìn)行檢測，檢測的重點(diǎn)是水體的pH值以及Cl離子濃度。如果附近水體的pH值小于4，那么需要對橋梁的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)做好隔離保護(hù)。尤其是一些酸雨地區(qū)的橋梁工程，極容易受到淋雨的影響，因而要對淋雨部位涂抹相應(yīng)的防水層。在進(jìn)行橋梁工程的施工時(shí)，可以對氯鹽的摻量進(jìn)行控制，進(jìn)而降低氯離子的侵蝕問題，氯鹽的摻量不能超過水泥重量的1%。

3.4 鋼筋銹蝕的檢測分析

如果鋼筋表面的混凝土保護(hù)層遭到了不同程度的破壞，將導(dǎo)致水、氧氣等物質(zhì)進(jìn)入到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，并且將引起鋼筋的腐蝕問題。對于腐蝕后的鋼筋而言，其承受拉力的有效面積將會大大減少，并且整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能也將受到影響。檢測過程中，大多使用電測法進(jìn)行鋼筋電流的測定，由于鋼筋的腐蝕問題將會改變鋼筋的電位，因而檢測過程中可以通過電位觀測進(jìn)行鋼筋銹蝕狀況的了解。

4 鋼筋混凝土橋梁病害的成因與控制措施

①施工過程中的用料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)將導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)各種類型的病害。因而，施工過程中要對水泥、鋼筋等重要材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，并且要對水泥等建筑材料的含堿量、配合比進(jìn)行嚴(yán)格的控制。②橋梁設(shè)計(jì)構(gòu)造不合理也可能導(dǎo)致橋梁病害的出現(xiàn)。因而，要對鋼筋保護(hù)層的厚度進(jìn)行合理的設(shè)置，并且要對洞口等部位的鋼筋進(jìn)行保護(hù)，防止出現(xiàn)鋼筋的銹蝕問題。③對施工隊(duì)伍的專業(yè)素質(zhì)與綜合素養(yǎng)進(jìn)行把控。④加強(qiáng)鋼筋混凝土橋梁病害的檢測，加大檢測力度、提升檢測頻率，檢測過程中發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)進(jìn)行處理。檢測單位要不斷提升檢測技術(shù)與工藝，注重檢測設(shè)備與技術(shù)的更新，提升檢測工作的質(zhì)量，為橋梁工程的安全使用提供有力的數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)束語

由于鋼筋混凝土橋梁長期暴露在控制中，與氧氣、二氧化碳以及水、氯化物等物質(zhì)直接接觸。另外，隨著國內(nèi)交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁所受的荷載狀況不斷惡化。因而，鋼筋混凝土橋梁使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)許多的病害。現(xiàn)階段要加強(qiáng)橋梁病害的檢測分析，防止病害出現(xiàn)惡化、加劇，進(jìn)而降低橋梁事故的出現(xiàn)。