鋼筋混凝土橋梁裂縫預(yù)防與維護(hù)方案

續(xù)嬋

（甘肅省白銀公路事業(yè)發(fā)展中心白銀公路段，甘肅白銀730900）

1 空心板梁結(jié)構(gòu)分析

1.1 空心板梁結(jié)構(gòu)特點

空心板梁是現(xiàn)代橋梁工程中常見的結(jié)構(gòu)形式， 其設(shè)計在很大程度上考慮了經(jīng)濟(jì)性與結(jié)構(gòu)性能的結(jié)合。 該結(jié)構(gòu)在板梁內(nèi)部采用了空心設(shè)計，能減少結(jié)構(gòu)自重，同時保持甚至提高橋梁承載能力。 由于內(nèi)部為空心，這種梁通常比實心的梁更輕，有更好的抗彎特性，能夠承受更大的荷載。 此外，空心板梁在抗震設(shè)計方面也顯示出其獨特的優(yōu)勢，因為其自重較輕，對地震震動的響應(yīng)較為遲鈍， 能夠在一定程度上減少由地震引起的破壞。 在材料使用上，空心板梁通常使用高強(qiáng)度的混凝土，可以進(jìn)一步提高橋梁的承載能力和耐久性。 同時，由于其空心結(jié)構(gòu)，還可以提供內(nèi)部空間用于放置各種設(shè)備，如預(yù)應(yīng)力筋或其他工程管線。 空心板梁的形態(tài)設(shè)計為其提供了出色的空氣動力學(xué)性能，這在大風(fēng)或其他極端天氣條件下尤為重要，可以確保橋梁的穩(wěn)定和安全。 因此，空心板梁結(jié)合了輕質(zhì)、高強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)代橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 空心板梁的功能和應(yīng)用

空心板梁是結(jié)構(gòu)工程的創(chuàng)新設(shè)計， 通常由兩層鋼板間夾一層泡沫混凝土或蒸壓輕骨料混凝土制成。 考慮到在大型建筑及橋梁結(jié)構(gòu)中，自重是關(guān)鍵因素，直接影響整體的穩(wěn)定性和安全性。 因此，減輕自重可以在不影響其功能和安全性的前提下，為建筑物提供更大的設(shè)計靈活性。 空心板梁的重量有所減輕，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并未降低，反而因為其獨特的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計使強(qiáng)度得到了提升， 在許多道路及其他交通設(shè)施的橋梁結(jié)構(gòu)中具有較高的應(yīng)用價值。 這些橋梁結(jié)構(gòu)通常需要較長的使用壽命、較高的負(fù)荷承載能力和出色的耐久性，空心板梁恰好可以滿足橋梁結(jié)構(gòu)的基本要求， 在現(xiàn)代工程設(shè)計中成為不可或缺的部分[1]。

2 空心板梁的滲水和泛堿病害分析

2.1 滲水病害的形成機(jī)理

空心板梁滲水病害是現(xiàn)代工程中不可忽視的問題。 雖然空心板梁的特殊結(jié)構(gòu)具有輕量化和高強(qiáng)度的優(yōu)勢， 但同時也有滲水問題隱患。 空心板梁滲水病害的形成機(jī)理相對復(fù)雜，在施工過程中，如果施工技術(shù)不夠精細(xì)或使用的材料品質(zhì)不佳，可能會導(dǎo)致梁體內(nèi)部或接縫處出現(xiàn)微小的裂縫或孔隙， 裂縫或孔隙在一開始可能并不明顯， 但隨著時間的推移會在外部環(huán)境的作用下擴(kuò)大，成為滲水的通道。 除了施工因素，環(huán)境條件也對空心板梁滲水病害的形成產(chǎn)生直接影響。 在日常使用中，空心板梁會經(jīng)歷各種氣候變化，如溫度的升高和降低，雨水的浸泡等， 這些變化會導(dǎo)致混凝土膨脹和收縮， 產(chǎn)生微裂縫，如果修復(fù)不及時，雨水和其他液體會通過這些裂縫進(jìn)入梁體內(nèi)部，導(dǎo)致滲水。

2.2 泛堿反應(yīng)的形成機(jī)理

空心板梁的泛堿反應(yīng)是混凝土材料中長期存在且受到廣泛關(guān)注的問題。 混凝土中的骨料必須含有可以與堿反應(yīng)的活性硅酸鹽礦物，當(dāng)這些活性硅酸鹽礦物與堿性物質(zhì)接觸時，開始形成溶解的硅酸鹽物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶解的硅酸鹽物質(zhì)會與鈉和鉀離子結(jié)合，形成高黏度的凝膠狀物質(zhì)。 這種凝膠物質(zhì)在初期可能并不顯著， 但隨著其持續(xù)吸收水分進(jìn)一步膨脹，會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力。 環(huán)境條件也對泛堿反應(yīng)的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用，充足的水源是該反應(yīng)進(jìn)行的必要條件。 在濕潤的環(huán)境中，或者在經(jīng)常浸潤在水中，如橋梁的下部，泛堿反應(yīng)更容易發(fā)生。 隨著凝膠的膨脹，混凝土內(nèi)部的壓力也隨之增加，導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步加速了混凝土的退化，為外部環(huán)境中的有害物質(zhì)提供了進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，如鹽、氯離子等，加速了混凝土的腐蝕[2]。

2.3 影響和危害

滲水是空心板梁常見的問題之一， 會進(jìn)一步加速空心板梁的損壞。 水在梁內(nèi)部可以溶解某些有害化學(xué)物質(zhì)，腐蝕混凝土和內(nèi)部的鋼筋，使其失去原有的結(jié)構(gòu)性能。 當(dāng)水在梁內(nèi)部凍結(jié)時，體積會膨脹撐裂混凝土，加重滲水問題。 此外，滲水還會影響到空心板梁內(nèi)部的材料， 如泡沫混凝土或蒸壓輕骨料混凝土，在水的作用下會失去其原有的物理和化學(xué)性能，降低整個梁的承載能力和耐久性。 泛堿反應(yīng)也是威脅空心板梁性能的重要因素，會深入混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部損壞、強(qiáng)度下降，甚至可能導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的失效。 泛堿反應(yīng)的另一個危害是使混凝土失去均勻性，使其在受到外部負(fù)荷時，應(yīng)力分布變得不均勻，增加結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險。 在滲水和泛堿反應(yīng)的雙重作用下，空心板梁可能會面臨嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)問題， 增加維護(hù)和修復(fù)的成本，還可能對公眾的安全產(chǎn)生威脅。

3 空心板梁滲水泛堿病害預(yù)防措施

3.1 設(shè)計階段的控制

設(shè)計是一切建筑物和工程項目的基石， 通過精心設(shè)計可以預(yù)防許多未來的問題。 對于混凝土的配合比，建議使用低堿水泥，或者將水泥與其他減少堿性的添加劑或摻合料混合，以限制混凝土內(nèi)堿的總含量。 同時，選擇對泛堿反應(yīng)不活躍的骨料，或者對已知可能反應(yīng)的骨料進(jìn)行適當(dāng)處理，降低其與堿性物質(zhì)反應(yīng)的風(fēng)險。 在梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮到減少熱應(yīng)力和其他引起裂縫的因素，如預(yù)應(yīng)力、后張和溫度差異。 基于不同環(huán)境和使用條件，空心板梁的設(shè)計應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以抵御外部負(fù)荷和環(huán)境因素帶來的影響。 此外，考慮到混凝土在硬化過程中可能發(fā)生的收縮， 設(shè)計中應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)纳炜s縫或裂縫，以容納混凝土的收縮和膨脹，以確保能夠有效地防止水分進(jìn)入。

3.2 施工階段的管理

在預(yù)防空心板梁滲水泛堿病害方面， 施工階段的管理尤為關(guān)鍵， 貫徹執(zhí)行良好的施工技術(shù)和管理流程可以大大降低未來出現(xiàn)問題的風(fēng)險。 排水和防水處理是施工過程中不可忽視的環(huán)節(jié)。 在澆筑混凝土?xí)r，要確保梁板的坡度適當(dāng)，防止積水； 安裝好的排水系統(tǒng)能夠有效地將水分從梁的表面或內(nèi)部引導(dǎo)出去，減少滲水的機(jī)會。 與此同時，施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行，確保伸縮縫或裂縫的位置、大小和處理方法都得到了恰當(dāng)?shù)目紤]和執(zhí)行。 泛堿反應(yīng)的預(yù)防要確保混凝土在澆筑后得到適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)，如覆蓋、濕潤養(yǎng)護(hù)等，以防止其過早失水而導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力增加。 保持適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)濕度和時間，對減少混凝土內(nèi)部裂縫的形成也大有裨益。 施工過程中的監(jiān)控和檢測也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)， 采用現(xiàn)場實時監(jiān)測技術(shù)， 如聲波監(jiān)測、滲透性監(jiān)測等，實時監(jiān)控混凝土的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的完整性，為施工團(tuán)隊提供及時的反饋，確保施工質(zhì)量，為日后維護(hù)管理提供寶貴數(shù)據(jù)支持。

3.3 橋梁運營階段的維護(hù)

在橋梁投入使用后， 定期進(jìn)行檢查和維護(hù)是確保其長壽命和安全性的關(guān)鍵。 滲水和泛堿反應(yīng)可能會在長時間的運營中逐漸顯現(xiàn)，因此，需要持續(xù)關(guān)注和應(yīng)對。 橋梁的排水系統(tǒng)應(yīng)確保排水口暢通無阻，避免雨水或地下水在梁上積存；定期清理和檢查排水系統(tǒng)，確保其正常運行，可以大大減少滲水的風(fēng)險；對于橋梁表面，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期清潔和檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理任何可能的裂縫或缺陷， 以阻止水分的進(jìn)入。 針對泛堿反應(yīng)， 可以通過取樣和實驗室分析來定期監(jiān)測混凝土中的堿含量和潛在的化學(xué)反應(yīng)，如果發(fā)現(xiàn)有泛堿反應(yīng)的跡象，應(yīng)及時采取措施，例如，使用專門的化學(xué)處理劑，或者采取物理手段，如增設(shè)伸縮縫等，來降低其危害。 橋梁的外部環(huán)境也會對其產(chǎn)生影響，例如，鄰近的工業(yè)區(qū)可能釋放有害的化學(xué)物質(zhì)，或者海水環(huán)境中的鹽分也可能對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用。 此外，根據(jù)橋梁的具體位置和環(huán)境，應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，如涂覆防腐蝕材料等。

4 空心板梁滲水泛堿病害處治方案

4.1 滲水處治技術(shù)方案

空心板梁的滲水問題是橋梁健康的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一，因此，尋找有效的處治方案尤為重要。 針對裂縫和微小孔隙，可以采用高壓注漿技術(shù)， 使用專門的防水材料， 如聚氨酯或環(huán)氧樹脂，將其注入裂縫內(nèi)，從而實現(xiàn)封閉。 這種材料在接觸水時會迅速固化，可以用于填充裂縫并阻止進(jìn)一步的滲水。 同時，為了確保橋梁表面的防水性， 可采用防水涂料或膜材料對其進(jìn)行處理，不僅可以有效地隔絕水分，提供保護(hù)膜，減少日常環(huán)境因素對混凝土的侵蝕， 還能對已經(jīng)嚴(yán)重滲水的部分進(jìn)行局部拆除和替換，確保結(jié)構(gòu)的完整性。 在現(xiàn)代技術(shù)的輔助下，新興的滲水處理方法也開始得到應(yīng)用。

4.2 泛堿病害修復(fù)方案

泛堿病害是空心板梁中深受關(guān)注的問題， 需要識別并評估受到泛堿反應(yīng)影響的區(qū)域，可利用非破壞性檢測技術(shù)，如電磁或放射性技術(shù)，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面評估，確定受損程度和范圍。 一旦確定受損區(qū)域，可以考慮局部修復(fù)，包括去除受損的混凝土，并用不含反應(yīng)性骨料的新混凝土進(jìn)行替代。 除了局部修復(fù)，另一個有效的方法是采用化學(xué)抑制劑，將其滲透到混凝土內(nèi)部，與堿性物質(zhì)結(jié)合，抑制或減緩泛堿反應(yīng)，防止新的病害產(chǎn)生，降低已有病害的發(fā)展速度[3]。

4.3 監(jiān)測和評估修復(fù)效果

在對空心板梁的滲水和泛堿病害進(jìn)行修復(fù)后， 持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測和評估修復(fù)效果尤為重要， 可確保所采用的治理措施能夠持續(xù)發(fā)揮效果，并及時發(fā)現(xiàn)可能再次發(fā)生的問題。 建立全面的健康監(jiān)測系統(tǒng)， 應(yīng)結(jié)合各種現(xiàn)代化技術(shù)實時跟蹤橋梁的狀態(tài)，同時進(jìn)行定期的物理檢查，工程師和維護(hù)團(tuán)隊需要定期對橋梁進(jìn)行實地考察，檢查其外觀，如表面裂縫、變色或材料脫落等，對關(guān)鍵部位，如排水系統(tǒng)、接縫等進(jìn)行特別的檢查，確保其能夠正常運行。 除了上述監(jiān)測和檢查外，對修復(fù)效果進(jìn)行評估需要完善的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)， 收集的數(shù)據(jù)需要被系統(tǒng)地分析和解釋，以判斷修復(fù)措施是否有效，是否還存在其他的潛在問題，為當(dāng)前的維護(hù)提供指導(dǎo)。

5 結(jié)語

通過對空心板梁滲水和泛堿病害的深入研究， 認(rèn)識到這一結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中的重要性以及其所面臨的挑戰(zhàn)。 對于任何工程結(jié)構(gòu)而言，早期的設(shè)計、施工管理和后期的運營維護(hù)都是確保工程健康和持久使用的關(guān)鍵。 本文提出的各種預(yù)防措施和修復(fù)方案，為橋梁工程師和維護(hù)團(tuán)隊提供了科學(xué)、實用的參考，能夠更好地應(yīng)對各種可能出現(xiàn)的問題。