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坛工梁桥常见病害与分析引言从混凝土的自身特性入手,分析用工桥梁出现病害的原因并针对其特性,强化薄弱环节以达到延长设备使用寿命的目的关键词钢筋混凝土产生原因防护措施耐久性铁路是国民经济的大动脉,铁路桥梁建筑物是铁路线路的永久建筑物近些年,在对既有桥梁的养护维修中发现了造成的桥梁病害的各种因素桥梁工程中,混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用,它一直被认为是非常耐久的材料,但它也会像天然石材一样,在一定的条件下被风化,从而缩短其使用寿命,降低或丧失其原有强度而过早劣化,严重的将影响其稳定性,为此我们需要对其进行病害整治
一、产生病害的表象及分析
1.侵蚀性介质腐蚀混凝土中含有的某些化学成分,如氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等容易与侵蚀性介质发生化学反应,比较典型的是氯盐和硫酸盐的腐蚀氯盐的腐蚀主要是环境中游离的C1-和混凝土中的化学成分发生反应,生成易溶的CaC12和大量的结晶水,使体积膨胀,造成混凝土的破坏当C1-含量达到一定程度时,与内部钢筋接触使该处的PH值迅速下降,导致钢筋的钝化膜发生破坏,C1-和钢筋中的Fe2+发生反应生成FeC12,加速了钢筋的腐蚀;同时硫酸盐的腐蚀可以出现钙钢石破坏和石膏膨胀破坏
2.冻融破坏当混凝土表面存在大量的孔隙或裂缝时,水分会通过毛细作用进入,当温度降至冰点以下时,孔隙中的水冻结膨胀,使孔壁受压变形,当温度升高冰融化后,使孔壁产生拉力经过持续的反复冻融,使混凝土发生开裂,裂缝随着冻融现象的反复作用而增加,并逐渐扩展连接,以致逐渐降低混凝土的强度
3.混凝土的碳化在大气环境下,桥梁结构的破坏主要是钢筋的混凝土保护层碳化,碱性降低,混凝土出现裂缝大气中的氧气和水进入混凝土的裂缝中到达钢筋表面,并发生化学反应,引起体积膨胀,使混凝土的裂缝加大,最终引起保护层的开裂、剥落,从而表现为梁体掉块漏筋
4.钢筋的锈蚀钢筋锈蚀是电化学反应的结果,除受其自身性能影响外,与混凝土的性能和外界环境有着密切的关系根据有关调查显示,在大气区当混凝土裂缝达到
0.3mm时,钢筋已经开始腐蚀钢筋生锈后,使其本身有效截面缩小,但生成的氧化铁体积比原来大好几倍,导致保护层的混凝土膨胀开裂;另一方面有害物质更容易侵入混凝土内部,加速对钢筋的腐蚀,降低钢筋混凝土的承载力
二、有效的防控措施一般钢筋混凝土桥梁病害不是由单一问题引发,而是由几种破坏组合而成,这便加速了外界对钢筋混凝土的侵蚀程度为此探求病害的处理应从共性问题上去分析和解决
1.混凝土的补强1选用合适的补强混凝土或砂浆被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用合适的混凝土或砂浆补强侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力补强的混凝土或砂浆应具有良好的和易性、弹性和低收缩率,使补强的混凝土不易开裂;同时选用的混凝土或砂浆要与既有混凝土构件有较高的粘接力、一致或相近的膨胀系数,要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能,满足抗渗、抗冻要求等位于侵蚀环境水中的桥墩,应采用防水混凝土和适当的混合掺料或添加剂等功能
(2)提高混凝土的密实度一般病害的发生是以水为载体,通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置,而且裂缝越大,侵蚀的速度就越快根据相关实验表明,桥梁结构要达到百年的使用寿命,裂缝宽度应控制在
0.15mm以内因此病害处理应从改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面着手对于既有结构混凝土的裂缝,可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵;对于贯通的毛细孔,可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进入混凝土内部,与混凝土本身的某些物质发生反应,生成凝胶,堵塞毛细孔,提高混凝土的密实度,增加抗渗性,从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命
(3)严格控制混凝土保护层的厚度过大的保护层厚度会使构件受力后产生的裂缝宽度过大,同时造成资源浪费因此在《混凝土结构耐久性设计规范中》规定了在不同环境中混凝土材料与钢筋的最小保护层厚度,在施工过程中应严格按照规范要求执行,这将有效延长有害物质到达钢筋的时间,延缓了钢筋的腐蚀,从而提高钢筋混凝土的有效寿命
2.钢筋的保护尽管混凝土具有较好的抗渗性,但由于施工条件、施工质量的不同以及在运营过程中养护的问题,难免存在微小的孔隙和裂缝,使有害物质容易侵入,造成钢筋的腐蚀对于侵蚀轻微的钢筋混凝土结构,在混凝土基面涂刷阻锈剂,阻锈剂将通过渗透作用进入混凝土中,同时不妨碍混凝土的透气性及水分散发,保护混凝土中的钢筋,防止其进一步锈蚀;对于侵蚀严重的钢筋混凝土结构,应该在剔除松动的混凝土后,检查钢筋的锈蚀情况,若钢筋只是表面锈蚀,应作除锈处理后在钢筋表面涂刷阻锈剂,若钢筋的有效面积明显减小,应该采用同型号的钢筋进行绑焊,并喷涂阻锈剂,同时在混凝土补强后,在结构表面再喷涂阻锈剂
3.混凝土表面的防护层设置处于恶劣环境下的混凝土桥梁,应在混凝土表面增设防护层在海洋及近海环境下,经过对多种混凝土表面防护层进行试验,表明采用防护层保护的混凝土试件在探测深度范围内氯离子的渗入量比无防护层的低7倍以上,氯离子的含量值基本接近混凝土原有的初始浓度钢筋混凝土结构设计按允许有裂缝设计考虑的,在正常使用状态是存在微小裂缝的,所以表面防护层宜采用渗透结晶型混凝土防水材料,其具有遇湿固化能力,不仅可以在混凝土表面形成一道防水屏障,而且其对混凝土的渗透性强渗入混凝土中后,其活性物质可与混凝土中的物质进一步反应生成凝胶,堵塞已存在于混凝土中的空隙、裂缝及毛细孔,以增加基层混凝土的密实度,阻止了水和各种侵蚀性介质的渗入当混凝土出现新的裂缝有水渗入时,在混凝土内部未反应的涂层颗粒还可与混凝土中的物质继续反应生成新的凝胶,对较小的裂缝可实现自身修复非连续梁桥墩处由于上部结构设置伸缩缝,桥面水经常通过伸缩缝薄弱环节泄漏到非连墩盖梁上,非连续梁桥墩盖梁长期承受着腐蚀性除冰盐水的腐蚀,其顶面应该设置横坡以便排走桥面流下的水,并且要在盖梁保护层厚度方面重点考虑防腐蚀要求另外,为了防止腐蚀性盐水顺墩身流下,避免对墩身和桩基产生不利的影响,可在梁挑檐上设置滴水槽或滴水檐,对既有钢筋混凝土桥梁进行涂装保护至关重要
三、结束语钢筋混凝土桥梁病害的发生,除环境因素外,大多数情况下是因为有害物质通过结构中的裂缝或毛细孔道,以水或气体为载体,在结构中逐步扩散进行的混凝土桥梁的病害处理措施应是针对结构裂缝或毛细孔道的处理,提高原结构的密实度和防水抗渗性能采用渗透结晶性防水材料作为结构表面的防护层较单纯防水材料更适合于耐久性要求为提高结构耐久性和使用寿命,保证结构的使用安全性,应建立定期检测,结合状态修机制,及时对于建成年代较早的桥梁进行保护性涂装,延长其使用寿命参考文献
1.铁建设
[2009]34号.铁路混凝土结构耐久性设计规范[S].
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