橋梁堿蝕的防治

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)境間的物理化學作用引起混凝土本身強度降低的變化。主要為堿-集料的反應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)境間的物理化學作用引起混凝土本身強度降低的變化。主要為堿-集料的反應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)。

鋼筋混凝土結構是應用非常廣泛的一種結構形式,但由于材料自身、使用環(huán)境和設計上的缺點,使得大多數(shù)存在時間較長的混凝土結構存在嚴重的堿蝕問題。從而引起混凝土結構的耐久性問題,使許多結構達不到設計使用年限就提前報廢,這給各國帶來巨大的經濟損失和財政負擔。

混凝土中的主要成份是硅酸鈣,遇水后發(fā)生水化反應,形成游離鈣、硅酸和氫氧根。當混凝土中的水足夠多時,在毛細壓作用下,水可以沿毛細孔上升達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,進一步與空氣中二氧化碳反應在混凝土表面結晶形成白色硬塊。

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,如果結構還存在裂縫,就會引起鋼筋的銹脹,加速構件的失效。

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。

堿蝕原因存在于設計、施工和養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)。設計中的防水性能不好、容易造成漏水,施工中的混凝土質量不合格、震搗不密實、鋼筋保護層厚度不夠,養(yǎng)護中沒有對結構進行合理及時的維修,均會加速堿蝕,導致結構的耐久性降低,使結構無法達到設計使用的年限。

常見的混凝土橋梁的堿蝕多發(fā)生在:邊梁挑沿處;預制的邊梁、次邊梁或和第三片梁的鉸縫及腹板處;其它預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。

我們可以設置一個防倒流裝置來阻止雨水的倒流。設置滴水沿或者滴水槽。

由于沒有設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彎矩裂縫;這些都很容易導致水侵入梁體,導致預制的邊梁、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。

其它預制梁的鉸縫及腹板處的堿蝕破壞主要是因為:橋面沒有設防水層;橋面混凝土及瀝青混凝土的厚度比較小或強度較小;橋面鋼筋設置較少;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為:泄水孔四周混凝土不密實,且防水層做的不好;泄水管應符合規(guī)范的要求,每平方米橋面宜設置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)縫的損壞而導致:

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

如圖所示:

其中,A點下的支座為固定支座;B點下的支座為滑動支座;C點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?很容易產生溫度受拉裂縫。

以上兩條所產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。從設計上我們可以采用現(xiàn)澆的方法,不設連續(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 下邊談談橋建好以后堿跡、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,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,應該涂刷滲透性差的防水涂料。

3下面以在涂裝保護工程中使用的優(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.表面準備:

認真進行施工表面的準備是取得良好效果的基礎。為確保長期、可靠的施工效果,應嚴格按如下工法進行表面準備,確保構件表面清潔、堅固。

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件表面良好結合的雜物。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:對老化疏松的結構要徹底鑿除,直到清潔到堅固的基層并用UP2000進行修補加固,確保結構表面堅固完好。

表面油污的處理:如果構件表面油污污染嚴重,要徹底清除油污層。由于油污有較強的滲透力,要將表面結構鑿除1至2厘米直到清潔堅固的基層,然后用UP2000進行修補加固,確保表面清潔堅固。

增強鋼筋的處理:如果結構破損嚴重致使預埋鋼筋暴露并銹蝕,按如下工法認真清理銹蝕鋼筋:

a、將鋼筋周圍的結構層鑿除,使鋼筋徹底暴露。鋼筋兩端的結構也要鑿除,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修補結構層被鑿除的部分,以獲得清潔堅固的表面。

水泥砂漿抹面的處理:為取得最佳防水效果,SP應直接涂刷在構件表面。

構件裂縫的處理

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

b、 可移動的裂縫。對可移動的裂縫,應將其清理干凈,然后用柔性優(yōu)止水進行填充、密封,并用柔性優(yōu)止涂料涂刷裂縫兩側各15cm寬度的區(qū)域,必要時還需要鋪敷增強纖維。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充分濕潤的構件表面均勻涂刷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。兩遍涂刷應間隔24小時。如果被涂刷構件原有的紋理較粗,應在第一遍涂層涂刷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:一般氣候條件下,不需要對SP涂層進行特別養(yǎng)護。但在干燥、炎熱、多風的氣候條件下,SP防水裝飾涂料至少需要養(yǎng)護48小時。

橋梁堿蝕病害是橋梁的一個通病,我們應該在設計、施工、養(yǎng)護的各個環(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。