浅谈混凝土桥梁的碱蚀防治办法
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摘要:混凝土桥梁碱蚀主要表现为碱一集料的反应和卤素离子的侵蚀以及由此引起的其它的损坏(钢筋锈胀等)。结合实际探讨了成因及防治办法。
关键词:混凝土桥梁;碱蚀;防治
中图分类号:U44 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)01-0225-01
钢筋混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式,但由于材料自身、环境和设计上的缺点,使得大多数存在时间较长的混凝土结构存在严重的碱蚀问题。从而引起混凝土结构的耐久性问题,使许多结构达不到设计使用年限就提前报废,这给各国带来巨大的经济损失和财政负担。
1混凝土碱蚀的形成
混凝土中的主要成分是硅酸钙,遇水后发生水化反一次,形成游离钙、硅酸和氢氧根。碱蚀刚开始以水迹的形态出现。然后逐渐发展成为碱迹,最后形成碱蚀。在这个过程中,如果结构还存在裂缝,就会引起钢筋的锈胀,加速构件的失效。在通常情况下,混凝土空隙中充满了由于水泥水解时产生的氢氧化钙液,其碱度很高。钢筋在高碱度的环境中,呈现钝化状态。但当混凝土在碳化作用和卤离子的破坏作用下,很容易使氢氧化铁变为氯,从而引发自然界最为普遍的原电池腐蚀。碱蚀原因存在于设计、施工和养护的各个环节。设计中的防水性能不好,容易造成漏水,施工中的混凝土质量不合格、震捣不密实、钢筋保护层硬厚度不够,养护中没有对结构进行合理及时的维修,均会加速碱蚀,导致结构的耐久性降低,使结构无法达到设计使用的年限。
2混凝土桥梁碱蚀的常见位置
常见的混凝土桥梁的碱蚀多发生在:(1)边梁挑沿处;(2)预制的边梁、次边梁或和第三片梁的铰缝及腹板处;(3)其它预制梁的铰缝及腹板处;(4)泄水孔周围及附近;(5)梁端及帽梁;(6)桥台背墙等。
3分析桥梁病害的原因及处理的措施
下部的碱蚀多是上边的漏水造成的。
3.1边梁挑沿处由于没有设置防止雨水倒流装置引起碱蚀。边梁上多为人行道及栏杆、防撞墙和分割带部位。下雨时,雨水会顺着栏杆地袱流到梁边,再倒流到梁翼缘根部及腹板,造成边梁的水迹、碱迹直至碱蚀。我们可以设置一个防倒流装置来阻止雨水的倒流。设置滴水沿或者滴水槽。
3.2 由于没有设桥面防水措施或防水措施没有伸到人行道处,或者与人行道处的防水层不是一个整体;排水措施不畅通而且人行道边缘为桥面横坡的坡脚;预制梁与梁之间的铰缝又是薄弱环境;人行道比梁更容易引起负弯矩裂缝;这些都很容易导致水侵入梁体,导致预制的边梁、次边梁或和第三片梁的铰缝及腹板处(即人行道的边缘部位)碱蚀破坏。
3.3 其它预制梁的铰缝及腹板处的碱蚀破坏。主要是因为:(1)桥面没有设防水层;(2)桥面混凝土及沥青混凝土的厚度比较小或强度较小或者强度较小;(3)桥面钢筋设置较少;(4)铰缝间连接薄弱;(5)T梁间的横隔板联系不牢固;(6)超重车过桥时引起桥面剧烈震动是加快铰缝损坏的重要因素。
3.4 泄水孔周围及附近的碱蚀的主要原因为:(1)泄水孔四周混凝土不密实,且防水层做的不好;(2)泄水管应符合规范的要求,每平方米桥面宜设置300mm2的泄水孔。(3)立交桥及高速公路上的桥梁,泄水管不宜直接挂在板下,可将泄水管通过纵向及竖向排水管道直接引向地面。
3.5 梁端及帽梁碱蚀,多是由于连续缝的损坏而导致:(1)现在的工程为了赶进度,中小桥一般采用预制梁,预制梁在荷载作用下的梁端转角是造成连续缝破坏的主要原因之一。(2)热胀冷缩是造成连续缝破坏的另一个原因
以上两条所产生的裂缝都是由于连续缝处刚度比其它部位的刚度小,所以我们要想从根本解决连续缝的问题,只能是使连续缝的刚度与其它部位相同才能从根本上解决。从设计上我们可以采用现浇的方法,不设连续缝;或者采用先简支后连续的方法,使连续缝的刚度与其它部位的刚度相同。
3.6 桥台背墙的碱蚀是由于伸缩缝的漏水引起的。桥梁的伸缩缝长期暴露在大气中,使用环境比较恶劣,是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难修补的部位。桥梁伸缩缝在设计、施工上稍有缺陷或不足,就会引起早期破坏;进而又可能引起很大的车辆冲击荷载,急剧降低伸缩缝的使用寿命。毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较理想的伸缩缝,5cm以下小伸缩量,配合着弹塑性伸缩装置的使用可以在一段时间内解决漏水问题。学者在努力寻求最好的伸缩缝结构,得到的结论是“最好的伸缩缝结构是无伸缩缝”。在20世纪60年代,美国采用连接梁上部结构和桩基础的无伸缩装置的整体式桥台。
4桥建好以后碱迹、碱蚀的防治措施
4.1 混凝土碱迹的治理:(1)用干刷子用力刷除;(2)用水和刷子清洗;(3)用高压水枪或者轻微喷沙后再次用水清洗;(4)对于不溶于水的碱迹物质,可以用稀释后的弱酸清洗。为防止碱迹现象再次发生,在将碱迹部位清,应该涂刷渗透性差的防水涂料。
4.2 工程实例。下面以在某桥涂装保护工程中使用的优止高效防水剂装饰涂料为例,说明防水涂料的使用方法。
4.2.1表面准备:认真进行施工表面的准备是取得良好效果的基础。为确保长期、可靠的施工效果,应严格按如下工法进行表面准备,确保构件表面清洁、达到一般要求。用喷砂或高压水枪清除所有灰尘、油污、泛碱、油漆、浮浆、松动砂浆等一切影响涂料与构件表面良好结合的杂物。喷砂或高压水施工后,用钢丝刷清除表面残留杂物。最后用清水冲刷施工表面。
下面谈谈桥建好以后碱迹、碱蚀的防治措施。土碱迹的治理:(1)用干刷子用力刷除;(2)用水和刷子清洗;(3)轻微喷沙后再次用水清洗;(4)对于不溶于水的碱迹物质,释后的弱酸清洗。为防止碱迹现再次发生,在将碱迹部位清,应该涂刷渗透性差的防水涂料。
4.2.2施工方法:用刷子或喷枪在已经充分湿润的构件表面均匀涂刷SP防水装饰涂第一遍要用粗纤维刷子涂刷,以确保表面的孔洞彻底弥合。第二遍可以用普通刷子或喷枪施工。两遍涂刷应间隔24小时。如果被涂刷构件原有的纹理较粗,应在第一遍涂层涂刷5到7天后再涂刷第二遍,这样可以提高SP的遮盖效果。
4.2.3养护。一般气候条件下,不需要对SP涂层进行特别养护。但在干燥、炎热、多风的气候条件下,SP防水装饰涂料至少需要养护48小时。
5结束语
桥梁碱蚀病害是桥梁的一个通病,应该在设计、施工、养护的个环节都加以重视。如果能根除碱蚀病害,不仅会给桥梁维修部门节省支出,而且还会延长桥梁的使用寿命。