橋梁混凝土結(jié)構(gòu)堿蝕的原因及治理

劉建華

(河南省公路工程局集團有限公司450000)

1.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生堿蝕的機理

    鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是公路橋梁工程中應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，但由于材料自身、使用環(huán)境和設(shè)計施工上的缺陷，使得大多數(shù)使用時間較長的混凝土結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的堿蝕問題，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性降低，從而使許多混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計使用年限就提前報廢，這給社會帶來巨大的安全隱患和經(jīng)濟損失。

    所謂混凝土堿蝕，是指混凝土結(jié)構(gòu)與其所處環(huán)境之間的物理作用、化學(xué)作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)本身強度降低的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為堿一集料的反應(yīng)、鹵素離子的侵蝕以及由此引起的混凝土結(jié)構(gòu)的損壞(如混凝土強度降低、鋼筋銹脹等)。

    混凝土中的主要成份是硅酸鈣，在有水環(huán)境中慢慢會發(fā)生水化反應(yīng)，形成游離鈣、硅酸和氫氧根。當(dāng)混凝土空隙中的水足夠多時，在毛細(xì)壓作用下，水可以沿毛細(xì)孔上升達(dá)lOcm左右，此時，混凝土中的鹽份被水帶出而后淤積于混凝土表面，隨著水份的蒸發(fā)，這些鹽份殘留在混凝土表面，形成白色粉末狀晶體，這些晶體進一步與空氣中二氧化碳反應(yīng)，在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊。由上，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(jié)構(gòu)存在裂縫，就會引起鋼筋的銹脹，加速構(gòu)件的失效。

    在通常情況下，混凝土空隙中充滿了水泥水解時產(chǎn)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，生成氫氧化鐵，呈現(xiàn)鈍化狀態(tài)。但當(dāng)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�鐵，從而引發(fā)自然界最為普遍的原電池腐蝕。

    在沿海地帶，空氣和雨水中都含有一定的氯鹽成分，尤其在近海地區(qū)濃度更大，混凝土結(jié)構(gòu)物發(fā)生堿蝕現(xiàn)象很是普遍。在冬季，為消除橋面的冰凍和積雪而廣泛地應(yīng)用噴灑鹽水的方法，鹽水通過不防水的伸縮縫流向墩臺，或者通過不防水的橋面系滲入到混凝土的縫隙里，不光引起堿一集料反應(yīng)，而且引起鹽腐蝕，加速結(jié)構(gòu)的失效。

    堿蝕原因存在于設(shè)計、施工、材料和養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)。設(shè)計中采用防水性能不好的材料和結(jié)構(gòu)，容易造成滲水漏水，施工中的混凝土質(zhì)量不合格、震搗不密實、養(yǎng)生效果不好、鋼筋保護層厚度不夠等，養(yǎng)護中沒有對結(jié)構(gòu)進行合理及時的維修，均會導(dǎo)致和加速混凝土結(jié)構(gòu)的堿蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的耐久性降低，使結(jié)構(gòu)無法達(dá)到設(shè)計使用的年限。

2.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生堿蝕的原因

    混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生堿蝕現(xiàn)象離不開有水環(huán)境，所以水是產(chǎn)生堿蝕的最根本原因，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的堿蝕不是滲水就是漏水造成的。

    2.1橋梁外側(cè)挑沿處往往由于沒有設(shè)置防止雨水倒流裝置而引起堿蝕。橋外側(cè)多為人行道及欄桿、防撞墻和分隔帶部位，下雨時雨水會順著欄桿流到梁邊，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。處理措施：可以設(shè)置防倒流裝置阻止雨水的倒流，如滴水沿或者滴水槽。

    2.2由于橋面混凝土或瀝青混凝土的厚度比較小或強度較小；橋面鋼筋設(shè)置較少；橋面沒有設(shè)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(yù)制梁之間的鉸縫或者橫隔板等聯(lián)系不牢固；人行道處比梁更容易引起負(fù)彎矩裂縫；超重車過橋時引起橋面劇烈震動加快結(jié)構(gòu)損壞等。這些因素都很容易導(dǎo)致水侵入梁體，造成混凝土結(jié)構(gòu)的堿蝕破壞。

    2.3泄水孔周圍及附近混凝土不密實，且防水層做的不好，泄水管不符合規(guī)范規(guī)定，達(dá)不到每平方米橋面宜設(shè)置300mm2的泄水孔的要求，容易導(dǎo)致水的浸人造成堿蝕。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。

    2.4橋梁的伸縮縫長期暴露在大氣中，使用環(huán)境比較惡劣，是橋梁結(jié)構(gòu)中最易遭到破壞而又較難以修補的部位。橋梁伸縮縫在設(shè)計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起早期破壞，進而又可能引起很大的車輛沖擊荷載，急劇降低伸縮縫的使用壽命。橋臺背墻的堿蝕便是由于伸縮縫的漏水引起的。毛勒、仿毛勒伸縮縫是目前比較理想的伸縮縫，5cm以下小伸縮量，配合著彈塑性伸縮裝置的使用，可以在一段時間內(nèi)解決漏水的問題。

    世界各國的學(xué)者都在努力尋求最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)，得到的結(jié)論是“最好的伸縮縫結(jié)構(gòu)是無伸縮縫”。也許無伸縮縫就是解決橋臺背墻堿蝕的最好辦法。

3.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)堿蝕的治理

    混凝土堿跡的治理：(1)用干刷子用力刷除；(2)用水和刷子清洗；(3)用高壓水槍或者輕微噴沙后再次用水清洗；(4)對于不溶于水的堿跡物質(zhì)，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(yīng)該涂刷滲透性差的防水涂料。

    下面以某一橋梁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(zhǔn)備

    認(rèn)真進行施工表面的準(zhǔn)備是取得良好效果的基礎(chǔ)。為確保長期、可靠的施工效果，應(yīng)嚴(yán)格按如下工法進行表面準(zhǔn)備，確保構(gòu)件表面清潔、堅固。

    3.1.1一般要求

    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(gòu)件表面良好結(jié)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。

    3.1.2表面修補

    對老化疏松的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)表面堅固完好。

    3.1.3表面油污的處理

    如果構(gòu)件表面油污污染嚴(yán)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(jié)構(gòu)鑿除1至2cm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。

    3.1.4增強鋼筋的處理

    如果結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重致使埋設(shè)鋼筋暴露并銹蝕，按如下方法認(rèn)真清理銹蝕鋼筋：

    1)將鋼筋周圍的結(jié)構(gòu)層鑿除，使鋼筋徹底暴露。鋼筋銹蝕部分兩端的結(jié)構(gòu)也要鑿除，使沒有生銹的部分至少暴露出5cm；

    2)用鋼絲刷徹底清除鋼筋的銹跡，直到露出嶄新的金屬表面；

    3)在鋼筋表面涂刷兩遍FP阻銹劑；

    4)用UP2000修補結(jié)構(gòu)層被鑿除的部分，以獲得清潔堅固的表面。

    3.1.5水泥砂漿抹面的處理

    為取得最佳防水效果，SP防水裝飾涂料應(yīng)直接涂刷在構(gòu)件表面。

    3.1.6構(gòu)件裂縫的處理

    1)穩(wěn)定的裂縫

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

    2)可移動的裂縫

    對可移動的裂縫，應(yīng)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(cè)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。

    3.2施工方法

    用刷子或噴槍在已經(jīng)充分濕潤的構(gòu)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，以確保表面的孑L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(yīng)間隔24h。如果被涂刷構(gòu)件原有的紋理較粗，應(yīng)在第一遍涂層涂刷5到7d后再涂刷第二遍，這樣可以提高SP的遮蓋效果。

    3.3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(fēng)的氣候條件下，SP防水裝飾涂料至少需要養(yǎng)護48h。

    橋梁堿蝕病害是橋梁的一個通病，我們應(yīng)該在設(shè)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，不僅會延長橋梁結(jié)構(gòu)物的使用壽命，而且還會給社會節(jié)約一大筆用于混凝土結(jié)構(gòu)維修的資金。

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)