鋼筋混凝土橋樑病害的分析及處理論文

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摘要:就如何對既有橋樑做出正確的檢測、評估及加固入手,詳細的分析了混凝土橋樑出現的病害的原因及防控措施。

鋼筋混凝土橋樑病害的分析及處理論文

關鍵詞:混凝土鋼筋橋樑;病害原因;處理措施

0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。但是橋樑一旦發生倒塌事故,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樑困擾原因。在橋樑工程中,混凝土作爲主要的建築材料而被廣泛使用,它一直被認爲是非常耐久的材料。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。遭受病害的橋樑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、鋼筋鏽蝕的現象,需要進行病害整治和加固維修。

1產生病害的現象及原因

1.1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Ca(OH)2、(3CaO·2Al2O·33H2O)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。氯鹽的腐蝕主要是環境中游離的Cl-和混凝土中的(3CaO·2Al2O·33H2O)等發生反應,生成易溶的CaCl2和大量的結晶水,使體積膨脹好幾倍,造成混凝土的破壞,當Cl-與鋼筋接觸,含量達到一定程度時,使該處的PH值迅速下降,鋼筋的鈍化膜發生破壞,使與完好的鈍化膜區域之間構成了電位差,同時,Cl-具有導電作用,可以和Fe2+發生反應生成FeCl2,加速了鋼筋的腐蝕。硫酸鹽的腐蝕可以出現鈣釩石破壞和石膏膨脹破壞。

1.2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,當溫度升高冰融化後,使孔壁產生拉力,經過持續的反覆凍融,使混凝土發生開裂,裂縫隨着凍融次數的增多而增加,並逐漸擴展連接,以致逐漸降低混凝土的強度。

1.3混凝土的碳化在大氣環境下,橋樑結構的破壞主要是鋼筋的混凝土保護層碳化,鹼性降低,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,併發生化學反應,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。

1.4鋼筋的鏽蝕鋼筋的鏽蝕是電化學過程,除受其自身性能影響外,與混凝土的性能和外界環境有着密切的關係,在大氣區當裂縫達到0.3mm時,鋼筋已經開始腐蝕。鋼筋生鏽後,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。

2有效的防控措施

一般的混凝土橋樑病害是由幾種破壞組合,加速了侵蝕的程度。探求處理病害的處理措施應該全面的從共性的問題上去解決。

2.1混凝土

①選用適當的補強混凝土或砂漿。被侵蝕鬆動的混凝土,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,應剔除鬆動的混凝土,採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。補強的混凝土或砂漿應具有:和易性好,具有較好的彈性和低收縮率,使補強的混凝土不開裂;與既有混凝土構件要有較高的粘接力,以及相一致的線膨脹係數,滿足結構要求的抗彎強度或抗拉強度。要有較高的密實度以及抗化學侵蝕的性能,滿足抗滲、抗凍要求;位於侵蝕環境水中的橋墩,應採用防水混凝土和適當的混合摻料或添加劑等功能。

②提高混凝土的密實度。一般病害的發生是以水爲載體,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,橋樑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。對於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;對於貫通的毛細孔,可以採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。在混凝土耐久性規範中,規定了最小保護層厚度,較原來的鋼筋混凝土規範有了很大的提高,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。但在混凝土耐久性規範發佈之前,混凝土鋼筋的淨保護層厚度僅爲15mm,從結構受力的角度,使截面的有效高度和承載能力較大,而從抗侵蝕能力來講,則正好相反,在惡劣的環境下,侵蝕很容易到達鋼筋位置,引起鋼筋的鏽蝕和混凝土裂縫的進一步發展。所以對於侵蝕嚴重的結構應考慮適當增加混凝土保護層的厚度,補強的混凝土淨保護層厚度滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》的要求。

2.2鋼筋儘管混凝土具有較好的抗滲性,但由於施工條件、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。對於侵蝕輕微的鋼筋混凝土結構,在混凝土基面塗刷阻鏽劑,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,防止其進一步鏽蝕。阻鏽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鏽蝕而發生破壞。對於侵蝕嚴重的鋼筋混凝土結構,應該在剔除鬆動的混凝土後,檢查鋼筋的鏽蝕情況,如鋼筋只是表面鏽蝕,應作除鏽處理後,在鋼筋表面塗刷阻鏽劑,如果鋼筋的有效面積明顯減小,應該採用同型號的鋼筋進行綁焊。在混凝土補強後,在結構表面再噴塗阻鏽劑。

2.3混凝土表面的防護層處於惡劣環境下的混凝土橋樑,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,表明採用防護層保護的混凝土試件在探測深度範圍內氯離子的滲入量比無塗層的低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,所以表面防護層宜採用滲透結晶型混凝土防水材料,其具有遇溼固化能力,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,滲入混凝土中後,其活性物質可與混凝土中的物質進一步反應生成凝膠,堵塞已存在於混凝土中的空隙、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塗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。

3結語

混凝土橋樑病害的發生,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爲通道,以水或氣體爲載體,在結構中逐步擴散進行的。混凝土橋樑的病害處理措施應是針對結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。位於環境惡劣地區的鋼筋混凝土結構,除考慮結構剛度外,其設計混凝土橋樑不宜按允許裂縫出現的情況考慮。採用滲透結晶性防水材料作爲結構表面的防護層較單純防水材料更適合於耐久性要求。爲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。

參考文獻:

[1]鐵建設[2005]157號.鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定[S].