京台高速德齐段桥梁腐蚀病害成因分析与处治
时间：2020-11-23 12:18:20 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
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京台高速德齐段桥梁腐蚀病害的成因分析与处治
摘要:京台高速路德齐段自1997年11月建成以来，已通车运营了13年。部分桥梁的桥台、盖梁等钢筋水泥混凝土构件出现了腐蚀病害。本文主要讨论了该路段部分桥梁钢筋混凝土腐蚀病害的成因,并介绍了此类病害的处治方法。
关键词：桥梁 腐蚀病害 处治
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
1、概况
京台高速公路德齐段全长94.88km，于1997年11月建成通车。全线共有大桥12座，中桥52座，小桥69座，互通立交6处，分离立交5处。随着运营时间的增长，部分桥梁构件出现了水泥混凝土剥落、钢筋锈蚀等腐蚀性病害。这些病害无论大小，均对桥梁结构物耐久性产生影响和危害。及时发现并处治这些病害是保证此类桥梁处于良好状态的重要手段。几年来，该段养护工作者对这些病害进行跟踪观测，并采取了相应处治措施，一定程度上减缓了病害发展，维护了结构物的稳定性和安全性，保障了京台德齐段的安全畅通。
2、腐蚀病害对桥梁结构性能的影响
桥梁腐蚀病害是指桥梁钢筋混凝土构件受到暴露条件、化学物质以及其它因素发生作用的影响，导致结构物的混凝土剥落、钢筋腐蚀并发生损坏的情况。此类病害的发展一般分为三个时期: 前期是水泥混凝土表层脱落，钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等; 中期是钢筋整个表面锈蚀, 并产生膨胀, 与水泥保护层脱离, 发生层裂; 后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀, 混凝土本身发生破坏, 出现顺筋胀裂, 混凝土脱离, 直至钢筋不断锈蚀。不均匀锈蚀导致钢筋表面凹凸不平，产生应力集中现象，使钢筋的力学性能退化。
钢筋与水泥混凝土通过黏结来传递二者之间的应力、协调变形。良好的黏结性是保证钢筋与混凝土两种不同材料共同工作的基本前提。钢筋表面的锈损、混凝土保护层的开裂或剥落都会导致钢筋混凝土粘结锚固性能降低甚至完全丧失，对桥梁结构的安全性、适用性和耐久性产生严重影响。
3、病害成因分析
腐蚀病害是环境与表层混凝土的作用的一个相对缓慢的过程，腐蚀现象在结构物使用初期不会马上出现。但是只要出现轻微的混凝土保护层开裂和破损，钢筋与混凝土的腐蚀就不可逆转的发生、发展。造成腐蚀病害的因素是多方面的，如自然环境的侵蚀、混凝土缺陷、集料材质间化学反应等。德齐段桥梁发生腐蚀病害的主要原因如下：
（1）
自然环境因素造成的腐蚀。如K356+516、K360+389、K365+404等桥梁的桥台台帽发生的腐蚀。空气的温度、湿度、二氧化碳和氧气的浓度以及侵蚀性介质的浓度是此类腐蚀病害产生的主要因素。空气中的二氧化碳气体，逐渐中和混凝土的水泥水化物，把结硬的水泥浆中的氢氧化钙转化为碳酸钙，使混凝土失去碱性而变成中性化。当碳化深度达到超过钢筋保护层时，使表层混凝土丧失碱性环境，对钢筋不再起钝化作用，从而破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋失掉保护的屏障。进而当大气中的有害气体侵入混凝土，就会使钢筋遭到锈蚀而生锈。
（2）由于结构物本身的缺陷造成的腐蚀。如K315+466桥台纵缝处的腐蚀。当水泥用量不当，水灰比不当和浇捣不良，或者在混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等缺陷，或者干缩或温差开裂、受到过载开裂、冲撞破损等等，使钢筋直接暴露在环境中，失去了混凝土的保护，为水、氧和其他侵蚀性介质的渗透创造了有利条件，多种腐蚀介质容易到达钢筋表面，从而加速钢筋的锈蚀。
（3）混凝土不同集料间相互反应造成的腐蚀。此类腐蚀主要体现在以下二个方面：一是主要表现为水泥混凝土原材料中的碱骨料反应。水泥、外加剂、混合材和水中的碱（Na2O）与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。发生碱骨料反应的桥台是我们平时监测的重点对象。如K349+602桥薄壁桥台碱骨料反应,病害位于桥台2/3高处，反应大小0.8m×0.3m×0.075m，周围可见白色痕迹。二是掺入或浸入的氯盐、氯离子对钢筋钝化膜的破坏作用。氯盐通过混凝土中的毛细孔或微裂缝渗透到钢筋表面，直接攻击钝化膜，造成钢筋局部发生腐蚀使钢筋表面产生点状坑蚀。
4、处治对策
针对腐蚀病害发生、发展的不同程度，我们选用了不同的处治方法，取得了较理想的效果。对于水泥混凝土仅出现细小裂缝，尚未出现脱落、钢筋锈涨的部件，涂刷防水涂层；对于已经发生混凝土脱落、涨裂的部件，凿除风化混凝土并用掺加聚合物的水泥砂浆进行修补。
4.1防水涂层
将桥梁部件进行清扫、擦拭后，在混凝土表面涂刷苯丙乳液（PA），涂层厚度不小于1.0mm。苯丙乳液渗入混凝土内部一定深度，形成反应层。苯丙乳液渗入混凝土毛细孔中形成不溶于水的链状结晶，产生反毛细孔现象，组成很强的憎水层，使混凝土表层具备长期的包裹效果，进而阻止空气中二氧化碳、氧气，水、盐等腐蚀介质对混凝土的侵蚀，以及提高混凝土抗风化、抗冻融破坏、减缓集料反应的能力。同时这种“憎水层”又具有呼吸透气性，混凝土内部的潮气完全可以向外散发出来。这就从整体上大大提高了混凝土桥梁结构耐久性。
4.2 聚合物水泥砂浆修补
聚合物砂浆主要选用丙乳砂浆进行处治。处治的主要目的是严密封闭病害处，隔绝水和空气。具体施工工序如下：
（1）首先将疏松区劣质混凝土凿除，其周边宜凿成规则的多边形，开凿范围以见新鲜、凿实混凝土为止。开凿区以及孔洞四周边宜做成台阶状，台阶高差以不小于3cm为宜；剔除开凿表面的浮石，并清洗开凿表面，饱水24小时。
（2）根据工程要求，选定灰砂比及丙乳掺量，宜选灰砂比1：2砂浆，丙乳掺量为水泥用量的25～30%。在保持结合面湿润但无自由水的情况下，涂刷丙乳净浆，立模浇筑丙乳细石子混凝土并振捣密实。终凝后及时拆模，覆盖湿麻袋保持潮湿7天。
（3）养护7天后，在修补区的外露表面无尘埃、无自由水且湿润的条件下，用丙乳净浆在纵横向分批涂抹。
5、结束语
作为桥梁养护基层工作者，应充分重视腐蚀性病害对桥梁结构的危害。一旦发现桥梁部件发生腐蚀性病害，应及时采用合理方案进行处治，并且在桥梁日常检查中注意观察其病害发展情况。只要方案合理、维修及时，就能争取将腐蚀性病害的危害降到最低点。
参考文献：
1、潘振华，牛荻涛。钢筋锈蚀开裂条件的试验研究工业建筑，2009
2、刘荣生。混凝土中钢筋锈蚀的原因危害及预防措施 山西建筑 36卷12期，2010
