邢濤

（北京奧科瑞檢測技術(shù)開發(fā)有限公司，北京 102400）

0 引言

研究混凝土橋梁施工中的病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)工作，主要目的是保護(hù)橋梁及其附屬構(gòu)造物，改善橋梁質(zhì)量，確保其正常使用，保證使用壽命。

1 混凝土橋梁病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)概述

1.1 養(yǎng)護(hù)對象

根據(jù)技術(shù)狀況評定，可以將混凝土橋梁分為五大類別，即一類橋、二類橋、三類橋、四類橋和五類橋，不同類別的橋梁對應(yīng)了不同的技術(shù)狀態(tài)，詳見表1。

表1 混凝土橋梁技術(shù)狀況評定表[1]

與二類橋和三類橋相比，一類橋的整體橋梁狀態(tài)良好，并沒有明顯的病害產(chǎn)生，針對其采取不同的養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)重點預(yù)防水的侵入問題；在所有橋梁類型中，二類橋和三類橋所占比重最大，這兩類橋主要存在輕微的受力構(gòu)件損傷問題，亟需把握性養(yǎng)護(hù)的時機(jī)，避免橋梁問題愈發(fā)嚴(yán)重。四類橋和五類橋已經(jīng)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的構(gòu)件損壞，橋梁安全隱患較大，此時不能再進(jìn)行簡單的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，而需要針對問題采取矯正性養(yǎng)護(hù)措施，確保橋梁恢復(fù)良好的性能狀態(tài)。

1.2 養(yǎng)護(hù)時機(jī)

橋梁養(yǎng)護(hù)需要把握最佳養(yǎng)護(hù)時機(jī)。養(yǎng)護(hù)時機(jī)的選擇主要考慮三大要素，包括橋梁技術(shù)狀況、橋梁養(yǎng)護(hù)成本以及橋梁養(yǎng)護(hù)效果[2]。橋梁的技術(shù)性能處于逐漸退化狀態(tài)，如果養(yǎng)護(hù)不及時，一旦橋梁性能嚴(yán)重受損，甚至出現(xiàn)明顯病害問題，就只能采取矯正性養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)成本高，養(yǎng)護(hù)技術(shù)復(fù)雜，且無法保證養(yǎng)護(hù)效果。因此，橋梁養(yǎng)護(hù)人員要定期觀察橋梁運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)隱患，把握恰當(dāng)時機(jī)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。另外，確定混凝土橋梁養(yǎng)護(hù)的時機(jī)還要考慮養(yǎng)護(hù)成本問題，過早養(yǎng)護(hù)或過晚養(yǎng)護(hù)都不利于高效分配資金，既影響?zhàn)B護(hù)成本，也不利于有效改善橋梁性能。

首先，構(gòu)建橋梁劣化預(yù)測模型，詳見圖2，以此研究橋梁狀況，識別橋梁性能，掌握橋梁狀態(tài)劣化規(guī)律，根據(jù)橋梁技術(shù)退化情況選擇最佳養(yǎng)護(hù)時機(jī)。其次，研究橋梁養(yǎng)護(hù)成本。如果過早開始養(yǎng)護(hù)，雖然有助于保障橋梁運行狀況，但是頻繁養(yǎng)護(hù)也會增加成本；如果養(yǎng)護(hù)太遲，橋梁整體狀況欠佳，可能需要付出更多的養(yǎng)護(hù)成本，且效果難以保障。最后，綜合考慮橋梁技術(shù)狀況、養(yǎng)護(hù)成本以及養(yǎng)護(hù)效果三大要素，把握最佳養(yǎng)護(hù)時機(jī)，合理控制養(yǎng)護(hù)成本，達(dá)到預(yù)期養(yǎng)護(hù)效果。

圖2 橋梁劣化預(yù)測模型分類圖

2 鋼筋混凝土部件病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)應(yīng)用要點

2.1 混凝土碳化預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

基于影響混凝土碳化的內(nèi)在因素，混凝土碳化的發(fā)生與混凝土原材料本身有很大關(guān)系，如混凝土的密實度不足，很有可能造成混凝土碳化。因此，為了控制鋼筋混凝土碳化反應(yīng)的發(fā)生，建議采取以下應(yīng)對措施：①篩選適宜的水泥品種。水泥品種的差異決定了混凝土的碳化速度；②合理控制水灰比。水灰比與混凝土的孔隙率、自由水含量呈正比例關(guān)系，如果孔隙較大、自由水含量較高，則混凝土內(nèi)部將進(jìn)入更多二氧化碳；③融入適量的摻合料和外加劑。必要情況下可以添加適量的摻合料和外加劑，將對混凝土碳化產(chǎn)生較大影響；④科學(xué)篩選骨料品種，合理設(shè)計級配。如果選擇的骨料粒徑較大，混凝土密實性欠佳，就會導(dǎo)致碳化反應(yīng)加速；⑤在澆筑混凝土?xí)r，要做到充分振搗、規(guī)范養(yǎng)護(hù)，保證良好的密實性，弱化混凝土碳化反應(yīng)。

當(dāng)橋梁投入使用之后，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)件的碳化情況，有針對性地選擇養(yǎng)護(hù)方法。如果碳化程度沒有超過鋼筋保護(hù)層的厚度，只需使用涂料封閉即可；如果碳化程度已經(jīng)超過鋼筋保護(hù)層的厚度，就要將碳化層鑿除，再使用高強(qiáng)混凝土或高強(qiáng)砂漿修補(bǔ)；在鋼筋銹蝕嚴(yán)重的情況下，應(yīng)先除銹再修補(bǔ)，必要情況下還可以考慮增加鋼筋。

2.2 堿集料反應(yīng)預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

在有水的情況下，混凝土內(nèi)部堿性物質(zhì)與活性集料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即為堿集料反應(yīng)?；炷翂A性程度、堿活性物質(zhì)數(shù)量以及混凝土含水量，三大條件決定了混凝土堿集料反應(yīng)的發(fā)生。為了降低混凝土堿集料反應(yīng)發(fā)生率，應(yīng)提前采取以下預(yù)防措施：①配制混凝土之前要檢測集料堿活性，確保處于合理范圍；②將混凝土的PH值控制在正常值內(nèi)；③合理控制混凝土調(diào)配比例，含水量不宜過高；④日常做好混凝土部件的防水處理，混凝土內(nèi)部避免浸入水分。

2.3 氯離子侵蝕預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

混凝土內(nèi)部主要通過混入與滲入兩種情況而產(chǎn)生氯離子。為了避免氯離子侵蝕現(xiàn)象，有必要做好預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。針對不同的氯離子來源，應(yīng)采取不同的養(yǎng)護(hù)措施。一方面，在制備混凝土階段容易發(fā)生混入型氯離子侵蝕現(xiàn)象，原材料不宜采用含氯的水或海砂，且外加劑也不應(yīng)含有氯化物。另一方面，在混凝土部件服役期間，容易發(fā)生滲入型氯離子侵蝕現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)提高混凝土的密實度，保護(hù)結(jié)構(gòu)物的表面，將氯化物的入侵通道斬斷。

2.4 凍融破壞預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

受到環(huán)境變化影響，混凝土中的水會出現(xiàn)凍結(jié)和融化問題，結(jié)合凍融破壞的發(fā)生機(jī)理采取以下預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施：①利用引氣劑降低混凝土內(nèi)部的孔隙率，加大孔隙間距，避免發(fā)生混凝土凍融破壞問題；②控制集料粒徑，控制混凝土內(nèi)部的孔隙率；③提高混凝土的密實度，避免發(fā)生凍融破壞；④考慮應(yīng)用改性混凝土，提高抗凍性能[3]。

2.5 鋼筋銹蝕預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

鋼筋銹蝕是混凝土的常見問題之一，氯離子侵蝕、混凝土碳化等都可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕，因此，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重點就是避免發(fā)生鋼筋銹蝕。在采取各項避免鋼筋銹蝕的養(yǎng)護(hù)措施之后，還可以在鋼筋表層噴灑阻銹劑，即使破壞了鋼筋鈍化膜，在阻銹劑作用下也能產(chǎn)生新的鈍化膜，防止鋼筋銹蝕。

2.6 裂縫預(yù)防與養(yǎng)護(hù)

發(fā)生鋼筋銹蝕之后，極易導(dǎo)致混凝土開裂，為了避免產(chǎn)生裂縫，要采取相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施?；炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，往往與混凝土的溫度以及收縮度有關(guān)。針對混凝土裂縫的發(fā)生機(jī)理，主要采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施如下：①水泥選擇高強(qiáng)度、高標(biāo)號、低水化熱的型號，并將水泥用量控制在合理范圍內(nèi)；②骨料級配要合理，控制含泥量和含砂量；③適當(dāng)使用外加劑，降低裂縫發(fā)生率；④澆筑混凝土的同時還要注意控制溫度。尤其在澆筑中大體積混凝土?xí)r，如果不能合理控制溫度，則容易產(chǎn)生裂縫；⑤如果混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制在允許寬度范圍內(nèi)，可以利用環(huán)氧樹脂或者水玻璃進(jìn)行封閉處理；如果混凝土結(jié)構(gòu)裂縫超過允許寬度范圍，就應(yīng)采取壓力灌注環(huán)氧樹脂的方法進(jìn)行封閉處理[4]。

3 支座系統(tǒng)病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)應(yīng)用要點

混凝土橋梁支座系統(tǒng)預(yù)防與養(yǎng)護(hù)措施詳見圖2。

圖2 支座系統(tǒng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施示意圖

3.1 設(shè)計階段

設(shè)計橋梁過程中，橋梁支座形式應(yīng)匹配橋梁的實際變位，合理規(guī)劃結(jié)構(gòu)，提高支座剛度與強(qiáng)度，提高橋梁承載力。

3.2 施工階段

施工階段加強(qiáng)安裝支座的質(zhì)量控制，包括正確的支座方向。

3.3 運營階段

支座投入運營之后，要確保支座完整，定期做好清潔工作；經(jīng)常檢查支座，及時發(fā)現(xiàn)是否存在支座錯位、脫空、墊石破裂或者變形等問題，若支座為橡膠材質(zhì)，則需重點關(guān)注橡膠是否出現(xiàn)裂縫、外鼓、老化或鋼板銹蝕等現(xiàn)象[5]。發(fā)現(xiàn)病害的存在，則采取相應(yīng)的修復(fù)措施，必要時更換新的支座。

4 橋梁附屬結(jié)構(gòu)病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)措施

4.1 橋面養(yǎng)護(hù)

橋面鋪裝應(yīng)符合相關(guān)施工規(guī)范，加強(qiáng)對橋面鋪裝質(zhì)量的管控。橋梁正式運營之后，定期清掃橋面，確保橋面清潔；一旦出現(xiàn)雨雪等惡劣天氣，應(yīng)及時清除橋面積水或積雪；橋面禁止堆放雜物；如果橋面防水層遭遇破壞，需及時修復(fù)，如果損壞程度嚴(yán)重，需重做鋪裝層和防水層。

4.2 排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)

針對橋梁排水系統(tǒng)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，主要做法如下：①橋面泄水孔和引水槽要定期檢查，避免發(fā)生堵塞；及時清理垃圾和雜物，疏通水槽；②如果使用塑料泄水管，經(jīng)過一段時間后容易老化；如果使用金屬泄水管，則容易發(fā)生銹蝕，因此無論哪種泄水管，都要經(jīng)常檢查，及早發(fā)現(xiàn)病害隱患并采取積極的應(yīng)對處理措施，如果損壞嚴(yán)重則需及時更換[6]。

4.3 伸縮縫養(yǎng)護(hù)

在橋梁中設(shè)置伸縮縫，主要作用是釋放結(jié)構(gòu)內(nèi)力，避免由于混凝土收縮、可變荷載、溫度變化或徐變作用等引起梁端位移問題。橋梁伸縮縫的作用較為復(fù)雜，再加之長期處于自然環(huán)境中，極易導(dǎo)致各種橋梁病害的發(fā)生。為了確保橋梁正常使用并保證使用壽命，應(yīng)注重對橋梁伸縮縫病害的預(yù)防控制工作，主要采取以下措施：①設(shè)計橋梁時就要考慮橋梁結(jié)構(gòu)是否合理，確保橋梁伸縮縫可控；②橋梁服役期間，經(jīng)常巡查伸縮縫情況，及時清理伸縮縫內(nèi)部垃圾或雜物；臨近雨季之前，在伸縮縫區(qū)域做好防水處理，避免雨水將雜物沖刷至伸縮縫內(nèi)部造成堵塞；③伸縮縫的橡膠條易損壞，平時要認(rèn)真檢查橡膠條，及時更換已經(jīng)破損的橡膠條；④在伸縮縫的錨固區(qū)容易發(fā)生混凝土開裂問題，及早發(fā)現(xiàn)病害并采取處理措施；⑤如果伸縮縫已經(jīng)失效，需及時更換。拆除原有伸縮縫時，注意不要對橋面板和配筋造成損壞[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，混凝土橋梁的病害預(yù)防與養(yǎng)護(hù)日益得到重視。要達(dá)到預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果，應(yīng)首先明確不同橋梁的實際情況，包括橋梁類型、發(fā)生病害情況以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)需求等，在對橋梁養(yǎng)護(hù)深入了解的前提下選擇科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)措施，從而保證橋梁性能。