混凝土橋梁病害原因及防腐加固措施研究

馬士召

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司，石家莊 050021）

1 引言

目前，隨著人口的聚集和城鎮化的發展，公路交通迎來了極大的機遇，已成為推動我國經濟發展的重要支撐點。于此同時，交通量明顯增加，交通密度和車輛負荷也越來越大，特別是在實施托運和集裝箱運輸后，重型車輛的數量正在增加，一些現有的公路橋梁不能滿足使用要求[1]。為了保證道路的正常運行，有必要對橋梁的常見病害和原因進行分析，并采取相應的防治措施。本文從混凝土橋梁產生病害的原因出發，如軟土地基處理技術不完善等，進而提出相應防腐加固處理措施。

2 混凝土橋梁產生病害原因分析

2.1 軟土地基處理技術不完善

一般來說，軟土地基的處理不僅是混凝土橋梁產生病害的原因，也是讓施工單位最難處理的問題。軟土地基具有較高壓縮性及孔隙比較大的特點，不能保持長期穩定。抗剪強度和透水性均較低，影響排水固結，導致工程項目的沉降持續時間長。而且軟土地基還具有明顯的不均勻性的特點，容易導致橋梁發生不均勻沉降[2]。

通常在施工前，施工單位應對項目所處路段地基的特性進行充分的調查和了解。然后，為了保證項目施工和運管階段的安全，制定科學且合理的施工處理方案。但往往施工單位為節約人力的物力，在此過程的調查不仔細，就會導致施工質量達不到設計要求。如在混凝土橋梁的施工過程中，若軟土地基處理不良，就會導致橋梁產生不同程度的沉降。由于混凝土橋梁接縫要求高且瀝青材料多樣，在陰雨天氣時，瀝青混凝土橋梁路面接縫會發生伸縮問題，由此導致路面開裂或凹凸不平。

2.2 鋼筋銹蝕和混凝土碳化

目前，我國大部分橋梁都是使用鋼筋和混凝土建設而成，剛生產的鋼筋固然牢固，但在空氣中暴露過久，并經歷風吹雨打，往往會發生銹蝕，造成結構老化，導致橋梁損傷。該類型的橋梁損傷普遍存在，一旦鋼筋銹蝕，橋梁必定面臨使用年限縮短的問題，而考慮到安全性能，往往需要未雨綢繆，對其開展加固工作。

混凝土層是保護鋼筋在大氣環境的影響下不受損壞的結構層，混凝土的碳化主要是由于混凝土層的黏度降低，然后混凝土表面開裂。結果，存在于空氣中的氧氣和水分有機會滲透到鋼筋的位置并發生化學反應，產生的新物質與混凝土成分相比強度較低。隨后，混凝土表面的裂縫會進一步擴大加深，并致使混凝土產生剝落（見圖1）。

圖1 鋼筋銹蝕示意圖

2.3 裂縫

裂縫是影響混凝土橋梁結構強度最常見的威脅之一[3]。例如，當橋墩不均勻沉降、歪斜時，局部混凝土承壓不足或支座傾斜或者活動支座失效，在簡支梁支撐墊的梁體上，墊板與支撐上的混凝土之間的界面處經常出現斜裂縫。當混凝土的質量不均勻，承受大的荷載時，沿著腹板容易產生表面裂縫。棗核形裂縫經常出現在半梁的高度處，間距不規則，并經常發生在梁的跨度中間，并垂直于主鋼筋。在支座與1/4跨度之間，裂縫與主鋼筋形成60°角。

3 混凝土橋梁防腐措施

3.1 混凝土橋梁表面添加防護層

在惡劣環境中的某些混凝土結構中，必須添加保護層。對于海上或海洋環境中的混凝土橋梁，有必要添加多層混凝土來保護表面，這些保護層組分的氯離子含量基本上與混凝土中的原始濃度一致。混凝土表面應由結晶混凝土保護材料制成，該材料首先應具有固化水分的能力，不僅在混凝土表面形成防水屏障，還可以增加混凝土的滲透性，使得活性物質滲透到混凝土中后，與混凝土中物質發生化學反應，形成凝膠物質。其有效阻擋了混凝土的毛細孔隙、空隙和裂縫，增加基礎混凝土的致密性，防止各種腐蝕性物質滲入混凝土。

3.2 混凝土結構表面涂防銹劑

雖然混凝土的抗滲性能更好，但由于道路施工質量和施工條件的不同，將出現裂縫和空隙，導致各種有害物質的滲透并導致鋼筋腐蝕。可以通過保持混凝土的滲透性，更好地保護鋼筋混凝土結構，以防止混凝土結構的進一步腐蝕。滲透的有害物質的量與防銹劑滲透的量密切相關。在混凝土結構表面涂上防銹劑是確保混凝土結構不生銹的最佳選擇。

4 混凝土橋梁加固措施

4.1 混凝土橋梁下部結構的加固

有許多方法可以加強混凝土橋梁的下部結構。例如，通過擴大橋梁的基礎區域，橋梁基礎的承載能力不足的問題可以通過基礎位置的挖掘來處理。如果橋梁地基堅實，存在不均勻沉降現象，便可采用該方法進行加固，但一般來說花費大，加固效果不可控等，施工要求也隨之提升。它也可以通過高壓旋轉噴射灌漿加固法來加固，但這種方法很麻煩。首先需要通過鉆機把噴嘴注漿管打進事先測算的位置，提高速度并旋轉注漿管，再利用噴嘴里迸射的高壓漿液和水共同破壞土質，攪碎土層至呈現顆粒狀，混合攪拌，漿液凝固后，成為高強度、不透水的固結體，最終達到增強地基的目的。

4.2 體外預應力加固

外部預應力加固方法是指在橋梁裂縫處形成預應力，從而改變橋梁的受力結構[4]。該方法工期短，經濟效益高，可在橋梁不停運下進行加固，所以梁式橋普遍采用該方式加固構件。在實際情況中，應考慮外部環境的干擾因素，銹蝕情況時有發生。對問題橋梁還可采用增加附屬構件數量和技術改造等加固方法，即改變結構受力體系法。簡單來說，增設支點后的橋梁受力情況有所改變，在一定程度上有效限制了舊橋撓曲變形，橋梁承載能力大幅提升。

4.3 裂縫加固

填縫是修復裂縫的最簡單方法。在操作過程中，清潔裂縫并根據裂縫寬度的不同選用不同的方法，例如，當混凝土裂縫小于0.15mm時，選用專用的封縫膠液即裂縫修補膠對裂縫進行表面封閉。首先對混凝土表面進行清理，接著用工業丙酮處理裂縫表面，最后進行配膠，反復涂抹，固化1d。對于較大超寬裂縫還可采用壓力灌漿法進行加固。壓力灌漿是指施加一定的壓力以將某種漿料倒入結構的內部裂縫中以實現閉合裂縫，可恢復和改善結構強度、耐用性和不滲透性的一種修復方法。壓力灌漿法的流程圖如圖2所示。

圖2 壓力灌漿法流程圖

5 結語

總而言之，應根據不同的實際情況選用相應的防腐加固措施，提高混凝土橋梁的整體性能，進而保障橋梁在運營階段的安全。本文從混凝土橋梁產生病害的原因出發，如軟土地基處理技術不完善，產生裂縫的原因，進而提出相應防腐和加固處理措施，為解決混凝土橋梁常見的病害問題提供了參考。