淺談橋梁工程中的混凝土病害

關(guān)鍵詞：橋梁工程；混凝土；病害 

abstract: combined with the author’s practical work experience, this paper analyzes several common concrete diseases in the bridge engineering, for your reference. 

key words: bridge engineering; concrete; damage 

中圖分類號(hào)：tu7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：2095-2104（2012） 

橋梁混凝土施工中常見(jiàn)問(wèn)題成因分析是解決問(wèn)題的前提，也只有對(duì)其分析正確清晰后方可采取有效措施進(jìn)行控制，在病害分析中應(yīng)充分掌握混凝土結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理，方可從根本上提高病害診斷水平，為解決橋梁病害提供必要的依據(jù)。 

1 氯離子侵蝕 

由于硅酸鹽水泥本身含有少量氯化物，且在攪拌過(guò)程中加入氯化物或使用海水排濕的粉煤灰等措施均會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)氯化物含量增高，混凝土內(nèi)氯離子的存在最終會(huì)導(dǎo)致鋼筋被腐蝕，尤其是早期修建的橋梁因混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低、抗?jié)B性能較差，氯化物的侵蝕最終會(huì)形成大量的可溶性鹽類，該鹽類將在混凝土內(nèi)孔隙和毛細(xì)孔內(nèi)反復(fù)積聚而導(dǎo)致混凝土內(nèi)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，并會(huì)增大混凝土內(nèi)的孔隙甚至?xí)��?dǎo)致裂縫的出現(xiàn)；同時(shí)氯化物進(jìn)入混凝土內(nèi)部通道也會(huì)腐蝕內(nèi)部鋼筋，一旦鋼筋銹脹則會(huì)出現(xiàn)銹脹裂縫，而裂縫的出現(xiàn)又加大氯化物入侵混凝土內(nèi)部通道，導(dǎo)致鋼筋銹蝕加劇的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致鋼筋嚴(yán)重破壞。 

2 混凝土凍害 

施工后的混凝土若早期受凍則會(huì)導(dǎo)致表面爆裂而嚴(yán)重影響其強(qiáng)度，最終影響其承載力和耐久性，而處于潮濕寒冷環(huán)境中在凍融的反復(fù)作用下會(huì)導(dǎo)致混凝土表面剝落和開(kāi)裂而影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，尤其是冬季北方撒鹽除冰過(guò)程中將大量鹽類灑至路面更加劇了對(duì)混凝土的凍融破壞。該現(xiàn)象一般是先在表面出現(xiàn)2～3mm的小片剝落，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)剝落量及粒徑逐步增大，最終從小顆粒剝落發(fā)展到將整個(gè)保護(hù)層破壞，剝落現(xiàn)象在一定程度上會(huì)減小混凝土構(gòu)件截面尺寸而影響結(jié)構(gòu)安全。 

3 混凝土碳化 

混凝土碳化是指混凝土內(nèi)氫氧化鈣同滲透入混凝土內(nèi)的二氧化碳或其他酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其本質(zhì)是混凝土的中性化，由于施工后的混凝土內(nèi)水泥在水化過(guò)程中將生成大量的氫氧化鈣并導(dǎo)致內(nèi)部孔隙內(nèi)充滿氫氧化鈣溶液，勢(shì)必導(dǎo)致內(nèi)部ph增高，一般可增加到12～13，高堿性環(huán)境易將內(nèi)部鋼筋表面鈍化而生成一層鈍化膜，該膜的存在可阻止混凝土內(nèi)鋼筋被腐蝕，但當(dāng)酸性氣體進(jìn)入混凝土內(nèi)部則會(huì)將原有的堿性物質(zhì)中和并降低內(nèi)部ph值，當(dāng)ph值低到一定程度則會(huì)破壞鋼筋表面鈍化膜最終導(dǎo)致鋼筋腐蝕，且當(dāng)混凝土碳化到一定程度則會(huì)在橋梁混凝土內(nèi)產(chǎn)生大規(guī)模的順筋裂縫而降低橋梁的安全性；在橋梁投入使用后應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)混凝土的碳化深度，一般可采取在表面點(diǎn)滴1%的酚酞試劑進(jìn)行測(cè)試，并應(yīng)對(duì)投入使用后的橋梁的實(shí)測(cè)碳化深度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以推斷在各種情況下保護(hù)層完全被碳化所需時(shí)間，以為混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)價(jià)提供合理資料。 

4 混凝土裂縫 

4.1混凝土裂縫成因分析 

4.1.1 溫度變化所致。當(dāng)混凝土內(nèi)外環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)其本身熱脹冷縮的特性會(huì)導(dǎo)致一定量的變形發(fā)生，但如果該變形受到限制則會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)力，而該應(yīng)力一旦超出本身的抗壓強(qiáng)度則會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，其溫度變化的主要因素包括混凝土澆筑后內(nèi)部水泥水化熱以及外部環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的熱量； 

4.1.2 混凝土收縮。澆筑后的混凝土將會(huì)自外表向內(nèi)部出現(xiàn)一個(gè)逐步干燥的過(guò)程，該干燥過(guò)程會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的含水量并呈現(xiàn)橋梁混凝土內(nèi)部收縮小、表面收縮大的不均勻的收縮狀況，即在混凝土表面承受拉應(yīng)力而在內(nèi)部則承受壓應(yīng)力，當(dāng)混凝土表面所承受的拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度則會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫； 

4.1.3 鋼筋銹蝕裂縫。施工后的混凝土質(zhì)量不高或保護(hù)層厚度不足則易出現(xiàn)鋼筋被二氧化碳等腐蝕現(xiàn)象，該腐蝕現(xiàn)象在很大程度上降低了混凝土的堿度，致使鋼筋表層被混凝土內(nèi)的水及氧氣腐蝕而在其周圍出現(xiàn)一定壓力，嚴(yán)重后則會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層剝落甚至開(kāi)裂，并會(huì)沿著鋼筋走向出現(xiàn)裂縫，同時(shí)鋼筋銹蝕所產(chǎn)生的鐵銹滲透入混凝土?xí)�在一定程度上減少構(gòu)件的有效界面積，而在一定程度上降低了鋼筋和混凝土之間的握裹力，因此在降低構(gòu)件承載力的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)裂縫； 

4.1.4 材料因素。橋梁混凝土施工所用的材料主要為骨料、水泥和水以及各種摻加劑，若所采用的某種材料質(zhì)量不合格均可導(dǎo)致最終拌和物質(zhì)量不合格，而在其投入運(yùn)營(yíng)后在環(huán)境和外部荷載的影響下均會(huì)導(dǎo)致裂縫的生成，諸如拌和物內(nèi)細(xì)骨料超標(biāo)則會(huì)導(dǎo)致在混凝土干燥時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，而級(jí)配不合理則會(huì)增加側(cè)向裂縫的生成幾率，施工用水或外加劑內(nèi)雜質(zhì)含量過(guò)高則會(huì)出現(xiàn)一定的鋼筋腐蝕現(xiàn)象最終導(dǎo)致裂縫的生成。 

4.2 裂縫的施工控制 

4.2.1 降低出倉(cāng)溫度。降低混凝土的出倉(cāng)溫度即為了降低混凝土的總體溫度，由于其出倉(cāng)溫度是由拌和前各種材料總熱量與拌和后混凝土的總熱量之和形成，尤其是各種骨料的用量較大因此對(duì)混凝土的出倉(cāng)溫度影響也較大，要控制混凝土的出倉(cāng)溫度應(yīng)將骨料置于蔭棚內(nèi)或在拌和前用冷水沖洗以降低其自身溫度； 

4.2.2 拌和控制。由于橋梁用混凝土尤其是箱型梁混凝土內(nèi)一般不設(shè)置施工縫，而是一次性澆筑以保證其整體性，因此控制其出倉(cāng)及入模溫度尤為重要，在溫度控制時(shí)除了對(duì)原材料進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)外還可在拌和過(guò)程中采取二次投料工藝，即先將水和水泥、摻和料以及外加劑等拌和成為水泥漿，之后方投入粗細(xì)骨料再拌和均勻，拌和過(guò)程中尤其應(yīng)確保計(jì)量精度，并隨時(shí)檢測(cè)混凝土出罐時(shí)的坍落度； 

4.2.3 施工控制。施工時(shí)應(yīng)保證混凝土連續(xù)澆筑需要而配置足夠運(yùn)輸車輛，以免出現(xiàn)澆筑停滯現(xiàn)象；澆筑時(shí)應(yīng)在受料斗內(nèi)配置孔徑在50×50mm左右的震動(dòng)篩以防止過(guò)大粒徑的骨料進(jìn)入泵管，并保持料斗內(nèi)混凝土上表面距上口距離為200mm左右以防止泵入空氣，在泵送混凝土前應(yīng)先將儲(chǔ)料斗內(nèi)清水排放用以清潔和濕潤(rùn)泵管，之后方可壓入水泥砂漿后方可泵送混凝土；在混凝土開(kāi)始送壓時(shí)應(yīng)慢速進(jìn)行，待出口處流出混凝土后方可加快速度并進(jìn)入正常，施工過(guò)程中若由于某種原因?qū)е逻\(yùn)轉(zhuǎn)不正常則應(yīng)放慢泵送速度并進(jìn)行抽吸往復(fù)推動(dòng)以防堵管；混凝土入模時(shí)應(yīng)使端部軟管均勻移動(dòng)以保證布料均勻，泵管向下傾斜輸送混凝土?xí)r應(yīng)在下斜管的下端設(shè)置長(zhǎng)度為落差高度5倍的水平管路，并在斜管上端設(shè)置排氣活塞以防堵管。 

5 鋼筋腐蝕 

鋼筋腐蝕是橋梁混凝土產(chǎn)生裂縫并降低結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素，混凝土在干燥環(huán)境下的碳化速度較慢，且若保護(hù)層完好則不宜發(fā)生鋼筋腐蝕現(xiàn)象，而在潮濕環(huán)境中由于侵蝕介質(zhì)的侵入將加速碳化，并破壞鋼筋表層鈍化膜而銹蝕鋼筋，同時(shí)伴隨體積膨脹現(xiàn)象最終導(dǎo)致構(gòu)件表面裂縫的生成，鋼筋銹蝕會(huì)在一定程度上減少截面面積而降低其承載力，導(dǎo)致鋼筋腐蝕現(xiàn)象的主要原因是混凝土內(nèi)部液相ph，當(dāng)該值低于一定范圍則會(huì)加劇鋼筋腐蝕速度；由于外加劑的加入導(dǎo)致內(nèi)部氯離子含量增高，而氯離子對(duì)鋼筋銹蝕影響力極大，因此對(duì)摻加氯鹽的混凝土必須保證振搗密實(shí)且不應(yīng)用蒸汽進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；施工中應(yīng)保證混凝土內(nèi)鋼筋保護(hù)層的完好性，確保施工后的混凝土無(wú)開(kāi)裂、蜂窩及孔洞等，尤其在濕潤(rùn)環(huán)境中應(yīng)更加嚴(yán)格的控制該類現(xiàn)象，若橋梁位于海邊等部位，由于環(huán)境溫度、濕度交替和海水飛濺、海鹽滲透等均會(huì)增強(qiáng)鋼筋銹蝕現(xiàn)象因此更應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)層厚度控制。 

6 結(jié)束語(yǔ) 

隨著國(guó)內(nèi)交通事業(yè)的發(fā)展，大量橋梁也陸續(xù)出現(xiàn)，但在橋梁使用過(guò)程中往往由于設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)、外界使用條件及緩凝侵蝕等因素而隨著使用時(shí)間的延續(xù)陸續(xù)會(huì)出現(xiàn)材料老化及結(jié)構(gòu)損傷等現(xiàn)象，該現(xiàn)象一旦發(fā)生則不可逆且具有累積性，最終必將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能劣化，因此對(duì)橋梁施工中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析并在制定相應(yīng)的解決措施對(duì)延長(zhǎng)橋梁使用壽命，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益具有深遠(yuǎn)意義。 

參考文獻(xiàn)： 

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