钢筋混凝土桥梁病害调查及维护研究

钢筋混凝土桥梁病害调查及维护研究

李杨

（神华新准铁路有限责任公司内蒙古自治区鄂尔多斯市017000）

摘要：巴准铁路地处内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，线路自包神铁路巴图塔站引出，接入大准铁路点岱沟站，正线全长128.102公里。巴准铁路是国家一级双线电气化万吨重载铁路，管内有桥梁90座/38038.81延长米。做好桥梁建筑物的保护维修工作，对延长桥梁建筑物的维修周期及使用寿命，确保铁路行车安全有着重要意义。本文对影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素及病害发生的原因进行了分析，优选修补材料，并对常见的病害的修补措施进行研究。

关键词：桥梁；钢筋混凝土结构；病害；腐蚀；桥梁维修

一、影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素

钢筋混凝土结构的耐久性对桥梁的安全使用和经济性起着决定性的作用。影响钢筋混凝土结构的耐久性因素主要取决于四个方面：材料的自身特性、结构的设计与施工质量、结构所处的环境条件、结构的使用条件和防护措施，其中前两项为影响结构耐久性的内因，后两项为外因。即使是在选材、结构设计、施工质量等影响耐久性内因的情况良好，随着桥梁结构使用时间的增长，结构所处的环境等外部因素也会对结构的耐久性产生损伤或破坏。

二、病害发生的原因

桥梁的钢筋混凝土结构是以水泥的水化产物作为胶结料并结合一定级配的骨料或其它惰性材料和钢筋制成的一种复合材料。在此材料中，钢筋提供了结构的抗拉强度，而混凝土则提供了结构抗压强度和对钢筋的保护作用。所以混凝土桥梁的病害也可以分为混凝土的性能劣化和混凝土中钢筋的锈蚀两个方面。混凝土材料自身特性及施工质量决定了其耐久性的内因，混凝土结构所处的环境条件和防护措施是影响其耐久性的外因，混凝土材料自身的缺陷（如裂缝、气泡、空穴等）使得外界环境中的水、有害物质侵入混凝土内部，发生物理化学反应（如混凝土碳化、冻融破坏等），导致混凝土结构破坏，而混凝土结构破坏后，对钢筋的保护作用减弱或失去，导致钢筋绣蚀，而钢筋的锈蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成黏结力破坏，结构承载力降低，随着时间的推移，这些恶性循环最终可能导致结构的完全破坏，严重危及使用安全。

三、修补材料选择

维修材料的选择与正确使用是混凝土桥梁结构维修与维护的基础，而正确选用材料可以大大延长维修周期，提高混凝土的耐久性和钢筋的耐腐蚀性。通过对桥梁修补及涂装保护材料进行的广泛调查，可选用以下材料，简介如下:

1.FP阻锈剂，一种双组份混凝土加强筋阻锈材料，含有MCI（迁移型锈蚀抑制剂）成分，能有效地抑制混凝土中加强筋的锈蚀。作为混凝土结构内加强筋的防锈材料，抑制加强筋锈蚀现象的发生。该产品与传统的、表面光滑且没有任何吸收性能的环氧树脂阻锈材料不同，它可以为下道工序提供理想的可施工表面，特别有利于立面及顶部结构维修以及喷射混凝土施工，使用方便，无毒无害。

2.UP2000结构修补剂，一种经聚合物改性的水泥基结构修补材料，其主要优点为快干、不下垂、收缩率低、粘结性强、使用寿命长、适应广。

3.ADEX柔性水泥涂装体系是由N型（NIVELEX）底涂材料、玻璃纤维增强网、R型（REVIFLEX）面涂材料组成，它具有良好的弹性和可弯曲性能，与混凝土基层的兼容性良好、耐摩擦性优异，同时成本不高，是混凝土结构涂装保护的首选材料。

四、常见的桥梁病害及防治措施

1.钢筋混凝土结构裂缝

裂缝是桥梁最常见的缺陷和主要病害，而桥梁的病害往往也是从裂缝形成而开始的。因此，我们应对桥梁裂缝病害引起高度重视。由于混凝土材料自身的特性、外界环境中水或其他侵蚀性物质的渗入以及设计、施工不当或荷载作用等因素均可能引起钢筋混凝土结构物出现裂缝。常用的处理方法有表面封闭修补法、压力灌浆法、粘贴复合纤维加固法。

（1）表面封闭修补法

当裂缝宽度小于0.15mm时，裂缝深度尚未达到保护层深度，并且裂缝已经处于静止状态，为确保建筑物的安全性能和使用年限的耐久性，通常可采用表面封闭法进行修复。表面封闭法又可分为表面涂抹、v型槽口充填修补、表面喷浆等方式。表面涂抹常适用于裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上，可大面积涂抹保护膜。当表面涂抹处理不能充分修补的情况下，可采用在混凝土表面沿裂缝凿出V型槽口，然后用树脂砂浆充填修补。表面喷浆是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实的高强度水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。

（2）压力灌浆法

压力灌浆法常适用于裂缝宽度较大、深度较深，尤其是因受力性导致的桥梁裂缝修补。其方法是先将结构物的裂缝或孔隙与外界封闭，仅留出进浆口及排气孔。然后将配置的低粘度浆液通过压浆泵以一定的压力将浆液压如缝隙内，并使其扩散、胶凝固化，以达到恢复整体性、强度、耐久性及抗渗性的目的。对于塑性裂缝和干缩裂缝的活动裂缝，待其基本稳定后进行处理，再采用压力灌浆法进行修复。此法应用范围广，处理效果好。

（3）粘贴高强复合纤维加固法

粘贴高强复合纤维加固法是采用环氧树脂胶将高强度复核纤维直接粘贴在被加固混凝土结构的薄弱部分，与被加固结构形成整体，共同受力，以限制裂缝的发展；提高结构承载力。基本施工流程为：施工放线、处理混凝土基面、底层涂胶、修补粘贴面、粘贴复核纤维材料、养护、罩面防护处理。高强度复合纤维的优点：具有质量轻，可适应各种形状，成型方便，工艺简单，便于操作，加固时对原有结构不会产生新的损伤。使用纤维布加强结构表面，不仅可以封闭裂缝，还可以提高结构弹性模量，约束结构裂缝的生成和扩展，具有良好的耐腐蚀性、耐热性、耐水性，可适应恶劣条件下的桥梁结构加固。

2.钢筋混凝土剥落、掉块、露筋

因雨水渗透、空气中的二氧化碳或其它有害化学物质的侵蚀、冻融破坏等多种因素引起钢筋锈蚀，导致混凝土钢筋覆盖层开裂破碎，钢筋暴露。混凝土受损后，雨水等有害物质更容易进入混凝土内部，恶性循环进一步加重病害的发生。通常此类病害处理时应先进行表面清理，将松动风化的混凝土凿除，露出坚硬的混凝土新鲜面，并在剥落掉块周围50mm范围内将混凝土表面凿毛，用钢丝刷除尽碎屑尘粒，再用无水乙醇或丙酮擦洗去处表面灰尘油垢。用钢丝刷将露出的钢筋表面铁锈除尽，对修补部位涂刷两道FP阻锈剂，涂刷时必须待第一道涂料初凝时（一般间隔时间为10至15分钟），再涂刷第二道。使用up2000结构修补剂修补缺损部位，嵌补时应分层，每层抹面要等上层抹面初凝时再涂抹，最后将表面压抹平整。修补完毕，修补部位是应饱满平整，小锤敲检无空响。

3.桥梁混凝土结构物的保护涂装

桥梁混凝土结构长期受大气环境的影响，外界水、氯离子等有害物质对混凝土的浸蚀，混凝土内部自身碱集料反应，都会导致混凝土保护层中性化、性能劣化，甚至造成内部钢筋的锈蚀，因此对整个桥梁表面使用防水密封剂和涂装材料有很多意义。事实证明，影响桥梁混凝土结构的水主要来源于降雨，因此对钢筋混凝土桥梁进行防水是降低钢筋锈蚀速度的基本手段。并且保护密封剂和涂装材料还可以减少氧气的渗透，减缓混凝土碳化反应的进程，有效地抵御空气中的二氧化碳等其他有害化学物质对混凝土结构的侵蚀，延缓各类病害发生发展的速度。要想延长混凝土桥梁的使用寿命，延长维修周期，节省维修成本，必要的涂装保护措施是必不可少的。

当桥梁混凝土结构物出现以下现象时，应进行保护涂装：表面出现龟裂状痕迹；表面起砂严重，色差有明显区别；表面出现锈迹、锈斑；表面晰出氯化钙、碳酸钙等白色物质；混凝土保护层中性化大于25毫米。

保护涂装施工工艺分为表面清理、缺损修补、涂料涂装三个过程。首先表面清理时应用钢丝刷把混凝土表面的沙粒、浮砟等杂物去尽，起砂风化层应铲除磨平，然后用无水乙醇或丙酮将油污擦除，再用水清洗干净；缺损修补时将表面高低不平处用腻子嵌平，剥落掉块和露筋处修补平整；将涂装材料滚刷或喷涂三道以上。

涂装完成后，可以目视方式查看外观质量，达到均匀、光滑、饱满，不能有明显起皮、流淌、疙瘩、漏涂现需。涂膜厚度应不小于0.6毫米。

结束语

桥梁维护是一项系统工程，桥梁的病害成因涉及到许多方面的因素。首先要进行系统的病害调查，在对病害产生的原因进行正确诊断分析的基础上，配合科学合理的设计和维修材料的选择及正确使用。严格按照施工程序，控制施工质量，积极做好养护工作，及时发现桥梁的病害，在了解成因的基础上采用有效的维修措施，可大大延长大修周期，延长桥梁结构的使用寿命。

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