混凝土桥梁病害原因及防腐加固措施研究

马士召

（河北锐驰交通工程咨询有限公司，石家庄 050021）

1 引言

目前，随着人口的聚集和城镇化的发展，公路交通迎来了极大的机遇，已成为推动我国经济发展的重要支撑点。于此同时，交通量明显增加，交通密度和车辆负荷也越来越大，特别是在实施托运和集装箱运输后，重型车辆的数量正在增加，一些现有的公路桥梁不能满足使用要求[1]。为了保证道路的正常运行，有必要对桥梁的常见病害和原因进行分析，并采取相应的防治措施。本文从混凝土桥梁产生病害的原因出发，如软土地基处理技术不完善等，进而提出相应防腐加固处理措施。

2 混凝土桥梁产生病害原因分析

2.1 软土地基处理技术不完善

一般来说，软土地基的处理不仅是混凝土桥梁产生病害的原因，也是让施工单位最难处理的问题。软土地基具有较高压缩性及孔隙比较大的特点，不能保持长期稳定。抗剪强度和透水性均较低，影响排水固结，导致工程项目的沉降持续时间长。而且软土地基还具有明显的不均匀性的特点，容易导致桥梁发生不均匀沉降[2]。

通常在施工前，施工单位应对项目所处路段地基的特性进行充分的调查和了解。然后，为了保证项目施工和运管阶段的安全，制定科学且合理的施工处理方案。但往往施工单位为节约人力的物力，在此过程的调查不仔细，就会导致施工质量达不到设计要求。如在混凝土桥梁的施工过程中，若软土地基处理不良，就会导致桥梁产生不同程度的沉降。由于混凝土桥梁接缝要求高且沥青材料多样，在阴雨天气时，沥青混凝土桥梁路面接缝会发生伸缩问题，由此导致路面开裂或凹凸不平。

2.2 钢筋锈蚀和混凝土碳化

目前，我国大部分桥梁都是使用钢筋和混凝土建设而成，刚生产的钢筋固然牢固，但在空气中暴露过久，并经历风吹雨打，往往会发生锈蚀，造成结构老化，导致桥梁损伤。该类型的桥梁损伤普遍存在，一旦钢筋锈蚀，桥梁必定面临使用年限缩短的问题，而考虑到安全性能，往往需要未雨绸缪，对其开展加固工作。

混凝土层是保护钢筋在大气环境的影响下不受损坏的结构层，混凝土的碳化主要是由于混凝土层的黏度降低，然后混凝土表面开裂。结果，存在于空气中的氧气和水分有机会渗透到钢筋的位置并发生化学反应，产生的新物质与混凝土成分相比强度较低。随后，混凝土表面的裂缝会进一步扩大加深，并致使混凝土产生剥落（见图1）。

图1 钢筋锈蚀示意图

2.3 裂缝

裂缝是影响混凝土桥梁结构强度最常见的威胁之一[3]。例如，当桥墩不均匀沉降、歪斜时，局部混凝土承压不足或支座倾斜或者活动支座失效，在简支梁支撑垫的梁体上，垫板与支撑上的混凝土之间的界面处经常出现斜裂缝。当混凝土的质量不均匀，承受大的荷载时，沿着腹板容易产生表面裂缝。枣核形裂缝经常出现在半梁的高度处，间距不规则，并经常发生在梁的跨度中间，并垂直于主钢筋。在支座与1/4跨度之间，裂缝与主钢筋形成60°角。

3 混凝土桥梁防腐措施

3.1 混凝土桥梁表面添加防护层

在恶劣环境中的某些混凝土结构中，必须添加保护层。对于海上或海洋环境中的混凝土桥梁，有必要添加多层混凝土来保护表面，这些保护层组分的氯离子含量基本上与混凝土中的原始浓度一致。混凝土表面应由结晶混凝土保护材料制成，该材料首先应具有固化水分的能力，不仅在混凝土表面形成防水屏障，还可以增加混凝土的渗透性，使得活性物质渗透到混凝土中后，与混凝土中物质发生化学反应，形成凝胶物质。其有效阻挡了混凝土的毛细孔隙、空隙和裂缝，增加基础混凝土的致密性，防止各种腐蚀性物质渗入混凝土。

3.2 混凝土结构表面涂防锈剂

虽然混凝土的抗渗性能更好，但由于道路施工质量和施工条件的不同，将出现裂缝和空隙，导致各种有害物质的渗透并导致钢筋腐蚀。可以通过保持混凝土的渗透性，更好地保护钢筋混凝土结构，以防止混凝土结构的进一步腐蚀。渗透的有害物质的量与防锈剂渗透的量密切相关。在混凝土结构表面涂上防锈剂是确保混凝土结构不生锈的最佳选择。

4 混凝土桥梁加固措施

4.1 混凝土桥梁下部结构的加固

有许多方法可以加强混凝土桥梁的下部结构。例如，通过扩大桥梁的基础区域，桥梁基础的承载能力不足的问题可以通过基础位置的挖掘来处理。如果桥梁地基坚实，存在不均匀沉降现象，便可采用该方法进行加固，但一般来说花费大，加固效果不可控等，施工要求也随之提升。它也可以通过高压旋转喷射灌浆加固法来加固，但这种方法很麻烦。首先需要通过钻机把喷嘴注浆管打进事先测算的位置，提高速度并旋转注浆管，再利用喷嘴里迸射的高压浆液和水共同破坏土质，搅碎土层至呈现颗粒状，混合搅拌，浆液凝固后，成为高强度、不透水的固结体，最终达到增强地基的目的。

4.2 体外预应力加固

外部预应力加固方法是指在桥梁裂缝处形成预应力，从而改变桥梁的受力结构[4]。该方法工期短，经济效益高，可在桥梁不停运下进行加固，所以梁式桥普遍采用该方式加固构件。在实际情况中，应考虑外部环境的干扰因素，锈蚀情况时有发生。对问题桥梁还可采用增加附属构件数量和技术改造等加固方法，即改变结构受力体系法。简单来说，增设支点后的桥梁受力情况有所改变，在一定程度上有效限制了旧桥挠曲变形，桥梁承载能力大幅提升。

4.3 裂缝加固

填缝是修复裂缝的最简单方法。在操作过程中，清洁裂缝并根据裂缝宽度的不同选用不同的方法，例如，当混凝土裂缝小于0.15mm时，选用专用的封缝胶液即裂缝修补胶对裂缝进行表面封闭。首先对混凝土表面进行清理，接着用工业丙酮处理裂缝表面，最后进行配胶，反复涂抹，固化1d。对于较大超宽裂缝还可采用压力灌浆法进行加固。压力灌浆是指施加一定的压力以将某种浆料倒入结构的内部裂缝中以实现闭合裂缝，可恢复和改善结构强度、耐用性和不渗透性的一种修复方法。压力灌浆法的流程图如图2所示。

图2 压力灌浆法流程图

5 结语

总而言之，应根据不同的实际情况选用相应的防腐加固措施，提高混凝土桥梁的整体性能，进而保障桥梁在运营阶段的安全。本文从混凝土桥梁产生病害的原因出发，如软土地基处理技术不完善，产生裂缝的原因，进而提出相应防腐和加固处理措施，为解决混凝土桥梁常见的病害问题提供了参考。