桥梁碱蚀的防治

李海生

摘要:所谓混凝土桥梁碱蚀,是指钢筋混凝土与其环境间的物理化学作用引起混凝土本身强度降低的变化。主要为碱-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)。

关键词:桥梁情碱蚀;防治

所谓混凝土桥梁碱蚀,是指钢筋混凝土与其环境间的物理化学作用引起混凝土本身强度降低的变化。主要为碱-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)。

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、使用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。

混凝土中的主要成份是硅酸钙,遇水后发生水化反应,形成游离钙、硅酸和氢氧根。当混凝土中的水足够多时,在毛细压作用下,水可以沿毛细孔上升达10cm左右。此时,混凝土中的盐份被水带出淤积于混凝土表面,随着水份蒸发,这些盐份残留在混凝土表面,形成白色粉末状晶体,进一步与空气中二氧化碳反应在混凝土表面结晶形成白色硬块。

碱蚀刚开始以水迹的形态出现。然后逐渐发展为碱迹,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饱和溶液,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化铁。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。

常见的混凝土桥梁的碱蚀多发生在:边梁挑沿处;预制的边梁、次边梁或和第三片梁的铰缝及腹板处;其它预制梁的铰缝及腹板处;泄水孔周围及附近;梁端及帽梁;桥台背墙等

1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。

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。

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节;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。

其它预制梁的铰缝及腹板处的碱蚀破坏主要是因为:桥面没有设防水层;桥面混凝土及沥青混凝土的厚度比较小或强度较小;桥面钢筋设置较少;铰缝间连接薄弱;T梁间的横隔板联系不牢固;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。

泄水孔周围及附近的碱蚀的主要原因为:泄水孔四周混凝土不密实,且防水层做的不好;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。

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。

梁端及帽梁碱蚀,多是由于连续缝的损坏而导致:

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。

如图所示:

其中,A点下的支座为固定支座;B点下的支座为滑动支座;C点下的支座为固定支座。

梁在低温下收缩后,两个支座间的距离的关系:AB>AB`;AC=AC`。

由此很容易看出,由于连续缝处的刚度比其他部位小很多,所以梁体收缩所产生的变形几乎全部被BC吸收,BC变成B`C`。混凝土的抗拉能力很弱,很容易产生温度受拉裂缝。

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。

2 下边谈谈桥建好以后碱迹、碱蚀的防治措施。

混凝土碱迹的治理:用干刷子用力刷除;用水和刷子清洗;用高压水枪或者轻微喷沙后再次用水清洗;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,在将碱迹部位清洗干净后,应该涂刷渗透性差的防水涂料。

3下面以在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。

3.1.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、坚固。

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。

表面修补:对老化疏松的结构要彻底凿除,直到清洁到坚固的基层并用UP2000进行修补加固,确保结构表面坚固完好。

表面油污的处理:如果构件表面油污污染严重,要彻底清除油污层。由于油污有较强的渗透力,要将表面结构凿除1至2厘米直到清洁坚固的基层,然后用UP2000进行修补加固,确保表面清洁坚固。

增强钢筋的处理:如果结构破损严重致使预埋钢筋暴露并锈蚀,按如下工法认真清理锈蚀钢筋:

a、将钢筋周围的结构层凿除,使钢筋彻底暴露。钢筋两端的结构也要凿除,使没有生锈的部分至少暴露出5厘米;b、用钢丝刷彻底清除钢筋的锈迹,直到露出崭新的金属表面;c、在钢筋表面涂刷两遍FP阻锈剂;d、用UP2000修补结构层被凿除的部分,以获得清洁坚固的表面。

水泥砂浆抹面的处理:为取得最佳防水效果,SP应直接涂刷在构件表面。

构件裂缝的处理

a、 稳定的裂缝。在构件稳定的细小裂缝(1mm以内)上,薄薄地抹一层优防水涂料。对构件上稳定的较大裂缝(1mm以上),应先将裂缝清理干净,然后用UP2000进行填充、密封。

b、 可移动的裂缝。对可移动的裂缝,应将其清理干净,然后用柔性优止水进行填充、密封,并用柔性优止涂料涂刷裂缝两侧各15cm宽度的区域,必要时还需要铺敷增强纤维。柔性优止水的涂层厚度至少为1.6mm。

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防水装饰涂料。

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。

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。

桥梁碱蚀病害是桥梁的一个通病,我们应该在设计、施工、养护的各个环节都加以重视。如果能根除碱蚀病害,不仅会给桥梁维修部门节省一大笔钱,而且还会延长桥梁的使用寿命。