李海生

摘要:所謂混凝土橋梁堿蝕,是指鋼筋混凝土與其環(huán)境間的物理化學(xué)作用引起混凝土本身強(qiáng)度降低的變化。主要為堿-集料的反應(yīng)和鹵素離子的侵蝕以及由此引起的其它的損壞(鋼筋銹脹等)。

關(guān)鍵詞:橋梁情堿蝕;防治

所謂混凝土橋梁堿蝕,是指鋼筋混凝土與其環(huán)境間的物理化學(xué)作用引起混凝土本身強(qiáng)度降低的變化。主要為堿-集料的反應(yīng)和鹵素離子的侵蝕以及由此引起的其它的損壞(鋼筋銹脹等)。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,但由于材料自身、使用環(huán)境和設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn),使得大多數(shù)存在時間較長的混凝土結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的堿蝕問題。從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題,使許多結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計(jì)使用年限就提前報(bào)廢,這給各國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和財(cái)政負(fù)擔(dān)。

混凝土中的主要成份是硅酸鈣,遇水后發(fā)生水化反應(yīng),形成游離鈣、硅酸和氫氧根。當(dāng)混凝土中的水足夠多時,在毛細(xì)壓作用下,水可以沿毛細(xì)孔上升達(dá)10cm左右。此時,混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面,隨著水份蒸發(fā),這些鹽份殘留在混凝土表面,形成白色粉末狀晶體,進(jìn)一步與空氣中二氧化碳反應(yīng)在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊。

堿蝕剛開始以水跡的形態(tài)出現(xiàn)。然后逐漸發(fā)展為堿跡,最后形成堿蝕。在這個過程中,如果結(jié)構(gòu)還存在裂縫,就會引起鋼筋的銹脹,加速構(gòu)件的失效。

在通常情況下,混凝土空隙中充滿了由于水泥水解時產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液,其堿度很高。鋼筋在高堿度的環(huán)境中,呈現(xiàn)鈍化狀態(tài)。但當(dāng)混凝土在碳化作用和鹵離子的破壞作用下,很容易使氫氧化鐵變?yōu)槁然F。從而引發(fā)自然界最為普遍的原電池腐蝕。

堿蝕原因存在于設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)的各個環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中的防水性能不好、容易造成漏水,施工中的混凝土質(zhì)量不合格、震搗不密實(shí)、鋼筋保護(hù)層厚度不夠,養(yǎng)護(hù)中沒有對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理及時的維修,均會加速堿蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的耐久性降低,使結(jié)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計(jì)使用的年限。

常見的混凝土橋梁的堿蝕多發(fā)生在:邊梁挑沿處;預(yù)制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處;其它預(yù)制梁的鉸縫及腹板處;泄水孔周圍及附近;梁端及帽梁;橋臺背墻等

1分析橋梁病害的原因及處理的措施:

下部的堿蝕多是上邊的漏水造成的。

邊梁挑沿處由于沒有設(shè)置防止雨水倒流裝置引起堿蝕。邊梁上多為人行道及欄桿、防撞墻和分割帶部位。下雨時,雨水會順著欄桿地袱流到梁邊,再倒流到梁翼緣根部及腹板,造成邊梁的水跡、堿跡直至堿蝕。

我們可以設(shè)置一個防倒流裝置來阻止雨水的倒流。設(shè)置滴水沿或者滴水槽。

由于沒有設(shè)橋面防水措施或防水措施沒有伸到人行道處,或者與人行道處的防水層不是一個整體;排水措施不暢通而且人行道邊緣為橋面橫坡的坡腳;預(yù)制梁與梁之間的鉸縫又是薄弱環(huán)節(jié);人行道比梁更容易引起負(fù)彎矩裂縫;這些都很容易導(dǎo)致水侵入梁體,導(dǎo)致預(yù)制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處(即人行道的邊緣部位)堿蝕破壞。

其它預(yù)制梁的鉸縫及腹板處的堿蝕破壞主要是因?yàn)?橋面沒有設(shè)防水層;橋面混凝土及瀝青混凝土的厚度比較小或強(qiáng)度較小;橋面鋼筋設(shè)置較少;鉸縫間連接薄弱;T梁間的橫隔板聯(lián)系不牢固;超重車過橋時引起橋面劇烈震動是加快鉸縫損壞的重要因素。

泄水孔周圍及附近的堿蝕的主要原因?yàn)?泄水孔四周混凝土不密實(shí),且防水層做的不好;泄水管應(yīng)符合規(guī)范的要求,每平方米橋面宜設(shè)置300mm2的泄水孔。

立交橋及高速公路上的橋梁,泄水管不宜直接掛在板下,可將泄水管通過縱向及豎向排水管道直接引向地面。

梁端及帽梁堿蝕,多是由于連續(xù)縫的損壞而導(dǎo)致:

現(xiàn)在的工程為了趕進(jìn)度,中小橋一般采用預(yù)制梁。預(yù)制梁在荷載作用下的梁端轉(zhuǎn)角是造成連續(xù)縫破壞的主要原因之一。

如圖所示:

其中,A點(diǎn)下的支座為固定支座;B點(diǎn)下的支座為滑動支座;C點(diǎn)下的支座為固定支座。

梁在低溫下收縮后,兩個支座間的距離的關(guān)系:AB>AB`;AC=AC`。

由此很容易看出,由于連續(xù)縫處的剛度比其他部位小很多,所以梁體收縮所產(chǎn)生的變形幾乎全部被BC吸收,BC變成B`C`?；炷恋目估芰苋?很容易產(chǎn)生溫度受拉裂縫。

以上兩條所產(chǎn)生的裂縫都是由于連續(xù)縫處剛度比其它部位的剛度小,所以我們要想從根本解決連續(xù)縫的問題,只能是使連續(xù)縫的剛度與其它部位相同才能從根本上解決。從設(shè)計(jì)上我們可以采用現(xiàn)澆的方法,不設(shè)連續(xù)縫;或者采用先簡支后連續(xù)的方法,使連續(xù)縫的剛度與其它部位的剛度相同。

2 下邊談?wù)剺蚪ê靡院髩A跡、堿蝕的防治措施。

混凝土堿跡的治理:用干刷子用力刷除;用水和刷子清洗;用高壓水槍或者輕微噴沙后再次用水清洗;對于不溶于水的堿跡物質(zhì),可以用稀釋后的弱酸清洗。為防止堿跡現(xiàn)象再次發(fā)生,在將堿跡部位清洗干凈后,應(yīng)該涂刷滲透性差的防水涂料。

3下面以在涂裝保護(hù)工程中使用的優(yōu)止高效防水劑裝飾涂料為例,說明防水涂料的使用方法。

3.1.表面準(zhǔn)備:

認(rèn)真進(jìn)行施工表面的準(zhǔn)備是取得良好效果的基礎(chǔ)。為確保長期、可靠的施工效果,應(yīng)嚴(yán)格按如下工法進(jìn)行表面準(zhǔn)備,確保構(gòu)件表面清潔、堅(jiān)固。

一般要求 :用噴砂或高壓水槍清除所有灰塵、油污、泛堿、油漆、浮漿、松動砂漿等一切影響涂料與構(gòu)件表面良好結(jié)合的雜物。噴砂或高壓水施工后,用鋼絲刷清除表面殘留雜物,最后用清水沖刷施工表面。

表面修補(bǔ):對老化疏松的結(jié)構(gòu)要徹底鑿除,直到清潔到堅(jiān)固的基層并用UP2000進(jìn)行修補(bǔ)加固,確保結(jié)構(gòu)表面堅(jiān)固完好。

表面油污的處理:如果構(gòu)件表面油污污染嚴(yán)重,要徹底清除油污層。由于油污有較強(qiáng)的滲透力,要將表面結(jié)構(gòu)鑿除1至2厘米直到清潔堅(jiān)固的基層,然后用UP2000進(jìn)行修補(bǔ)加固,確保表面清潔堅(jiān)固。

增強(qiáng)鋼筋的處理:如果結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重致使預(yù)埋鋼筋暴露并銹蝕,按如下工法認(rèn)真清理銹蝕鋼筋:

a、將鋼筋周圍的結(jié)構(gòu)層鑿除,使鋼筋徹底暴露。鋼筋兩端的結(jié)構(gòu)也要鑿除,使沒有生銹的部分至少暴露出5厘米;b、用鋼絲刷徹底清除鋼筋的銹跡,直到露出嶄新的金屬表面;c、在鋼筋表面涂刷兩遍FP阻銹劑;d、用UP2000修補(bǔ)結(jié)構(gòu)層被鑿除的部分,以獲得清潔堅(jiān)固的表面。

水泥砂漿抹面的處理:為取得最佳防水效果,SP應(yīng)直接涂刷在構(gòu)件表面。

構(gòu)件裂縫的處理

a、 穩(wěn)定的裂縫。在構(gòu)件穩(wěn)定的細(xì)小裂縫(1mm以內(nèi))上,薄薄地抹一層優(yōu)防水涂料。對構(gòu)件上穩(wěn)定的較大裂縫(1mm以上),應(yīng)先將裂縫清理干凈,然后用UP2000進(jìn)行填充、密封。

b、 可移動的裂縫。對可移動的裂縫,應(yīng)將其清理干凈,然后用柔性優(yōu)止水進(jìn)行填充、密封,并用柔性優(yōu)止涂料涂刷裂縫兩側(cè)各15cm寬度的區(qū)域,必要時還需要鋪敷增強(qiáng)纖維。柔性優(yōu)止水的涂層厚度至少為1.6mm。

施工方法:用刷子或噴槍在已經(jīng)充分濕潤的構(gòu)件表面均勻涂刷SP防水裝飾涂料。

第一遍要用粗纖維刷子涂刷,以確保表面的孔洞徹底彌合。第二遍可以用普通刷子或噴槍施工。兩遍涂刷應(yīng)間隔24小時。如果被涂刷構(gòu)件原有的紋理較粗,應(yīng)在第一遍涂層涂刷5到7天后再涂刷第二遍,這樣可以提高SP的遮蓋效果。

養(yǎng)護(hù):一般氣候條件下,不需要對SP涂層進(jìn)行特別養(yǎng)護(hù)。但在干燥、炎熱、多風(fēng)的氣候條件下,SP防水裝飾涂料至少需要養(yǎng)護(hù)48小時。

橋梁堿蝕病害是橋梁的一個通病,我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)的各個環(huán)節(jié)都加以重視。如果能根除堿蝕病害,不僅會給橋梁維修部門節(jié)省一大筆錢,而且還會延長橋梁的使用壽命。