桥梁混凝土结构耐久性现场检测研究

桥梁混凝土结构耐久性现场检测研究

李育源

海南省交通工程检测中心      海南省 海口市  571199

摘要：目前，水泥混凝土在国内外桥梁施工中已得到广泛应用。桥梁在运行过程中，在频繁的交通荷载、环境温度和交通事故的影响下，容易发生桥梁结构损伤和局部破坏。根据调查结果，中国30%以上的公路桥梁面临结构损伤缺陷和功能失效。为了保证混凝土结构桥梁的安全运行，有必要定期对桥梁结构进行试验和耐久性评价，辅以相关试验，识别损伤位置和程度，评估损伤对桥梁混凝土结构承载能力的影响，并提出适当的养护和加固建议。

关键词：桥梁；混凝土结构；耐久性；现场检测

一、检测内容

采用视检法和静载试验方法，对全桥40多个跨径的上层建筑桥面铺装、墩柱、盖梁和子结构基础进行了勘察。混凝土外观检验按照《公路工程质量检验评价标准》(JTGF80/1—2017)的要求进行；按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2011）并应用回弹仪及超声回弹法检测混凝土结构力学性能；根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTGTJ21—2011）进行混凝土结构碳化深度检测；根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）检测钢筋保护层厚度；依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJT152—2008）检测混凝土结构钢筋锈蚀电位。

二、混凝土结构耐久性检测

1.外观检测

对桥梁左右两侧混凝土结构外观主要部位、裂缝大小及形状进行了测试，测试结果汇总如表1所示。根据现场观察，该桥左右两侧中上隔墙结构混凝土存在明显的垂直裂缝、裸露钢筋、损伤等病害，垂直裂缝长度一般为0.2-1.3m，宽度为0.09 -0.21mm。

表1裂缝检测结果

2.力学性能检测

结合桥梁工程概况、检测设备和技术人员能力水平，对桥梁的结构，如横隔板、左右腹板、箱形屋面等，采用回弹法对结构的结构强度进行了测试。总结得到的检测数据，得到桥梁结构不同部位混凝土的平均强度和均匀系数。基于以上所得结果并结合《公路桥梁承载力检测评定规程》进行混凝土结构强度及力学性能评价。该桥梁中隔板、左右腹板、箱室内顶板等处混凝土强度检测数据、承重构件强度状况实测及评定结果见表2和表3。表中Kbm=混凝土结构强度均值/极限抗压强度；Kbt=混凝土结构强度推定值/极限抗压强度。

表2混凝土强度检测结果

表3承重结构构件强度状况实测结果评定标准

由表2可知，该桥梁中隔板、腹板及顶板混凝土结构强度推定值依次为53.2～61.0MPa、47.3～52.7MPa、54.3～60.7MPa之间，腹板混凝土强度实测值最小，顶板混凝土强度最大。中隔板、腹板及顶板混凝土结构平均强度匀质系数取值分别为0.21～1.16、0.97～1.10和1.12～1.25，混凝土结构推定强度匀质系数分别为1.07～1.21、0.94～1.06和1.08～1.21，参照表3中所列承重结构构件强度状况实测结果评定标准可以看出，该桥梁中隔板、腹板及顶板结构强度均处于良好状态，但以上承重混凝土结构力学性能存在一定程度的波动性，在制定处治方案时必须予以考虑。

3.碳化深度检测

结合已经取得的混凝土强度检测位置进一步确定碳化深度检测点位，分别检测中隔板、腹板、顶板等承重混凝土结构碳化深度，将测得的结果进行归纳总结后得出不同承重混凝土结构碳化深度均值，用碳化深度均值与构件钢筋保护层厚度之比进行碳化程度对钢筋锈蚀影响的判定。根据评定标准，当全部构件实测碳化层深度/钢筋保护层厚度均小于1时，存在轻微影响；当实测碳化层深度/钢筋保护层厚度等于1时，有一定程度影响；当实测碳化层深度/钢筋保护层厚度大于1时，碳化程度对钢筋锈蚀存在较大影响。

根据检测结果，中隔板混凝土结构碳化深度在0.99～1.54mm波动，碳化深度均值1.28mm；腹板混凝土碳化深度在1.23～1.61mm波动，碳化深度均值1.35mm；顶板混凝土碳化深度在0.67～1.24mm波动，碳化深度均值0.91mm。各承重构件混凝土碳化深度值变幅并不大，且碳化深度值/钢筋保护层厚度均小于1，意味着钢筋锈蚀受到混凝土碳化的影响较小。

4.保护层厚度检测

通过钢筋保护层厚度测试仪检测该混凝土桥梁中隔板、腹板、箱室顶板等处钢筋保护层厚度，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》中所提出的桥梁中隔板、腹板、顶板等处钢筋保护层厚度评价标准，进行桥梁状态评定。根据具体判定标准，该混凝土桥梁中隔板、腹板及箱室顶板混凝土结构钢筋保护层厚度实测值分别为26.7～31.4mm、24.5～30.4mm、29.6～34.8mm，对应的Dne/Dnd均值依次为1.05、0.99和1.13，各承重混凝土结构的Dne/Dnd值均大于0.95，因此，该桥梁混凝土保护层对钢筋耐久性几乎无影响。

5.钢筋锈蚀检测

桥梁混凝土结构内钢筋锈蚀对结构稳定性影响较大，采用钢筋锈蚀仪检测该桥梁中隔板、腹板、箱室顶板等处钢筋锈蚀电位，并将检测结果与评定标准进行比较，评价该桥梁结构钢筋锈蚀情况。

结合以上检测结果，该桥梁结构中隔板、腹板及箱室顶板混凝土钢筋锈蚀电位分别在-185～-120mV、-196～-148mV、-237～-135mV范围内变化。比照评定标准看出，该桥梁中隔板、腹板等承重结构钢筋状态处于无锈蚀/锈蚀程度不明确与有锈蚀/锈蚀及抗蚀程度不明确两种状态之间；而箱室顶板混凝土钢筋则处于无锈蚀/锈蚀程度不明确情况，其锈蚀电位比中隔板和腹板处钢筋锈蚀电位更低。

结束语

综上所述，桥梁结构在长期服役过程中，由于交通荷载和环境影响的作用，出现裂缝、钢筋外露、损伤等现象的可能性很大，有必要定期对桥梁混凝土结构的耐久性进行测试和评价。对桥梁横隔板、腹板和屋面混凝土的结构外观、碳化长度、强度等力学性能，以及钢筋保护层厚度和钢筋腐蚀电位的测试结果表明，桥梁承重构件混凝土状况良好，整桥结构强度基本满足安全运行的要求。考虑到桥梁结构长期稳定运行，可采取裂缝充填、混凝土表面涂装密封、桥面排水系统修复、伸缩缝更换、铰缝加固等措施。

参考文献

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