既有混凝土路桥结构病害与防治

既有混凝土路桥结构病害与防治

顾淑英

天津市环亚建筑工程环境质量检测有限公司天津300385

摘要：混凝土病害直接影响混凝土结构的安全性及服役寿命，本文介绍了既有混凝土路桥结构设施存在的病害、形成原因及防治措施。

关键词：混凝土；路桥结构；病害；修补材料

近年来，国民经济的快速发展，大、重型车辆的出现，对交通运输的要求大大提高，相应地对公路桥涵等构造物的考验也越来越严峻。现有桥梁构造物大部分为建国后修建，有一大批桥龄在40年左右的桥仍在使用，病害尚未到大量暴露期，但是已有不少桥梁发生老化、破损、裂缝现象，危桥逐年增多，荷重能力明显下降。据不完全统计，截止2002年底，全国已建成公路桥梁29.9万多座1161.2万延米，40%以上的桥的使用时间大于25年，养护维修任务艰巨。钢筋混凝土梁的负弯矩处钢筋及混凝土桥面板在经受车辆重复载荷的震动、冲击、拉伸、剪切等力学性能的影响，以及由于温度、气候变化引起膨胀收缩后，往往会产生细微裂缝而引起桥面渗水或漏水致使混凝土路桥的钢筋锈断，并使一些旧桥报废，影响桥梁的耐久性。我国每年投入混凝土路桥的费用高达10亿元左右。

1既有混凝土路桥结构常见病害

1.1水泥混凝土路面常见病害

水泥混凝土路面在使用期间，承受数百万次汽车荷载作用，还受到不同气候周期变化影响，最终将导致路面产生各种各样的损害。水泥混凝土路面病害形式繁多，特别是断裂破坏，轻者影响路面的寿命，重者影响行车安全。

按照《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）中的有关规定，将混凝土路面主要病害分为四大类十种：①裂缝损坏类，包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝（或破碎板）及板角断裂；②变形类损坏，主要是唧泥、拱起及错台三种；③接缝类损坏，主要调查接缝类材料破损情况；④表面损坏类，有边角剥落、坑洞、表面裂缝与层状剥落。裂缝类损坏是水泥混凝土路面最为常见的损坏类型，按其形成时间可分为早期裂缝及使用期裂缝。其中早期裂缝主要包括沉降收缩裂缝、塑性收缩裂缝、干缩裂缝、温度裂缝以及翘曲裂缝；使用期裂缝主要包括荷载裂缝、冲击损伤裂缝和路基沉降裂缝。

1.2水泥混凝土桥梁常见病害

我国是一个幅员辽阔的国家，桥梁建设所用材料主要是混凝土。大量的建设在60年代70年代，甚至是80年代的桥梁出现了不同程度的病害。出现这样的情况，有些是因为桥梁设计时，无法满足经济的快速发展对桥梁的荷载的要求。有些是因为设计和施工的原因，桥梁在建设时期就出现了开裂和挠度过大。因此我们需要对这些存在着病害的桥梁进行修补和加固。常见的病害如表1。

表1桥梁常见病害表

桥型部位病害

梁桥桥面伸缩缝损坏，桥面混凝土脱落、裂缝

上部结构承载能力不足，箱梁腹板，底板出现裂缝

连接部件梁板接缝损坏，支座损毁

下部结构盖梁拉裂，墩破损

拱桥基础冲空，不均匀沉降落

拱圈拱圈裂缝

拱肋拱肋损坏

桥梁出现破坏的原因有碱骨料反应、冻融破坏以及钢筋锈蚀等等。碱骨料反应碱骨料反应是指水化水泥中的碱性物质与骨料中可反应化学成分之间发生化学反应。一般来说有两类碱骨料反应：碱-碳反应——碱性物质与含有碳酸盐类物质的骨料（如白云石等）发生化学反应；另一类是碱-硅反应——碱性物质与含硅酸盐类物质的骨料（如蛋白石和硅酸石灰石等）发生化学反应。碱骨料反应的结果是在水泥骨料表面发生膨胀性断裂，从而导致混凝土结构开裂。比起由于钢筋锈蚀而导致的病害和开裂，碱骨料反应的过程要慢的多。

冻融破坏是由于冻融循环使混凝土中的水结冰膨胀而产生张力，从而导致结构开裂。通过加入引气剂，使得混凝土结构内部形成大小合适的气穴，可以有效地减少冻融对混凝土的破坏。没有加入引气剂的混凝土常常需要维修与保护，防止冻融循环造成破坏。

钢筋锈蚀是金属铁发生氧化的电化学过程，生成氧化铁。氧化铁的体积比金属铁大，因此钢筋锈蚀会导致混凝土开裂。而开裂又使得水、二氧化碳和盐更容易进入到混凝土结构内部，从而又加速了钢筋锈蚀的速度。

2混凝土常见病害防治措施及常用修补材料

2.1路面病害修补

路面裂缝修补的方法因裂缝严重程度及环境而异，常用的修补方法有：

1）翻修法，即指将部分或整块破损混凝土板全部凿除，对基层进行处理后重新浇筑新的混凝土的修补方法；

2）注浆法，即对混凝土路面和基层之间出现脱空导致的裂缝，采用板底注浆法进行基层处理，并抬高板块，使之恢复到原来位置；

3）罩面法，即将一定范围内的混凝土路面表面破损及疏松的混凝土凿除，刷洗干净，用修补材料进行罩面；

4）扩缝粘结法，即将裂缝全深度扩缝，灌入修补材料进行粘结修补，使板体恢复使用功能；

5）压注灌浆法，即对于表面裂缝或细小裂缝，用钢丝刷或高压水将裂缝周围的尘土冲洗干净，并将表面烘干、预热，将配制好的环氧树脂涂抹在裂缝上，将裂缝完全盖住。对于深裂缝及中裂缝，可用表面凿槽法嵌补，即先将裂缝凿成“V”字形的小槽，清洗干净槽中灰渣，填入环氧树脂砂浆，压实抹平，也可用水泥灌浆法或化学灌浆法处理，即直接用压浆泵把水泥浆或化学浆液压人裂缝，将裂缝胶结起来，使其成为整体。

2.2桥梁病害修补

（1）表面裂缝封闭处理

用切割机（锯片厚度1.8mm）沿裂缝方向开出深5-10mm的小才槽；用钢丝刷清除裂缝周边的松动物，用高压空气将裂缝清吹干净，用丙酮清洗一遍；用毛刷将裂缝表面涂一层环氧浆液，待浆液半干后用刮刀将环氧胶泥刮涂在小槽内，并压实，处理平整。

（2）内部裂缝修补

内部修补法系用压浆泵将胶结料压入裂缝中，由于其凝结、硬化而起到补缝作用，以恢复结构的整体性。

2.3常用修补材料

目前常用的修补材料主要分为无机类修补材料、有机类修补材料和有机-无机复合类修补材料。其中无机类修补材料是最常用且较廉价的一类修补材料，以水泥为主要胶凝材料，如修补砂浆与修补混凝土等。有机类的修补材料主要包括环氧树脂类、聚氨酷类以及改性沥青材料类修补材料，前两类适宜于裂缝灌浆和接缝损坏修补，后一类适宜于接缝损坏修补、罩面修补等。有机与无机复合类修补材料如聚合物水泥砂浆，已在我国宁杭公路和扬州一级公路进行过应用。还有聚合物浸渍混凝土，聚合物改性混凝土和砂浆等，在水泥混凝土路面板块修补、局部修补、罩面修补、边角修补中得到了采用。

结语

混凝土劣化形式多样，原因复杂，劣化原因的评定及维修材料的选择与正确使用是混凝土结构维修的基础，正确使用材料可以大大延长维修周期，提高混凝土的耐久性。每一个维修与保护体系的应用都应该基于对病害产生的原因进行正确诊断的基础上，同时要配合恰当的设计和施工。必须考虑环境、材料的兼容性和施工工艺，同时要严格控制施工质量，且维修成本也应给与充分的考虑。

参考文献：

[1]JTJ073.1-2001，《公路水泥混凝土路面养护技术规范》[S].

[2]徐有林，顾祥林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2010