钢筋混凝土桥梁病害的分析及处理
毕业论文2.27W
摘要:就如何对既有桥梁做出正确的检测、评估及加固入手,详细的分析了混凝土桥梁出现的病害的原因及防控措施。
关键词:混凝土钢筋桥梁;病害原因;处理措施
0 引言
路桥的的兴建与畅通,促进了人类社会的文化和生活的繁荣与。但是桥梁一旦发生倒塌事故,就会带来巨大的损失和灾难。近些年,人们已经开始注意到了各种因不同病害造成的桥梁困扰原因。在桥梁工程中,混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用,它一直被认为是非常耐久的材料。近几年来,才逐渐发现它也会像天然石材在一定的条件下被风化变质一样,丧失原有强度而过早损坏,影响其正常使用。遭受病害的桥梁其使用寿命将大大缩短,严重的在建成几年就会出现混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀的现象,需要进行病害整治和加固维修。
1 产生病害的现象及原因
1.1 侵蚀性介质腐蚀 侵蚀性介质腐蚀主要指混凝土中含有的某些化学成分Ca(OH)2、(3CaO·2Al2O·33H2O)容易与侵蚀性介质发生化学反应,比较典型的是氯盐的腐蚀和硫酸盐的腐蚀。氯盐的腐蚀主要是环境中游离的Cl-和混凝土中的(3CaO·2Al2O·33H2O)等发生反应,生成易溶的CaCl2和大量的结晶水,使体积膨胀好几倍,造成混凝土的破坏,当Cl-与钢筋接触,含量达到一定程度时,使该处的PH值迅速下降,钢筋的钝化膜发生破坏,使与完好的钝化膜区域之间构成了电位差,同时,Cl-具有导电作用,可以和Fe2+发生反应生成FeCl2,加速了钢筋的腐蚀。硫酸盐的腐蚀可以出现钙钒石破坏和石膏膨胀破坏。
1.2 冻融破坏 主要表现在混凝土中存在大量的孔隙和裂缝,水份通过毛细作用进入,当温度降至冰点以下时,孔隙中的水冻结膨胀,使孔壁受压变形,当温度升高冰融化后,使孔壁产生拉力,经过持续的反复冻融,使混凝土发生开裂,裂缝随着冻融次数的增多而增加,并逐渐扩展连接,以致逐渐降低混凝土的强度。
1.3 混凝土的碳化 在大气环境下,桥梁结构的破坏主要是钢筋的混凝土保护层碳化,碱性降低,混凝土出现裂缝,大气中的氧气和水深入混凝土中到达钢筋表面,并发生化学反应,引起体积膨胀,使混凝土的裂缝加大,最终引起保护层的开裂、剥落。
1.4 钢筋的锈蚀 钢筋的锈蚀是电化学过程,除受其自身性能影响外,与混凝土的性能和外界环境有着密切的关系,在大气区当裂缝达到0.3mm时,钢筋已经开始腐蚀。钢筋生锈后,使其本身有效截面缩小,生成的氧化铁体积比原来膨胀好几倍,使保护层的混凝土开裂,使有害物质更容易进入混凝土内部,加速对钢筋混凝土的腐蚀。
2 有效的防控措施
一般的混凝土桥梁病害是由几种破坏组合,加速了侵蚀的程度。探求处理病害的处理措施应该全面的从共性的问题上去解决。
2.1 混凝土 ①选用适当的补强混凝土或砂浆。被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力。
在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用适当的混凝土或砂浆补强,侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力。补强的混凝土或砂浆应具有:和易性好,具有较好的弹性和低收缩率,使补强的混凝土不开裂;与既有混凝土构件要有较高的粘接力,以及相一致的线膨胀系数,满足结构要求的抗弯强度或抗拉强度。要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能,满足抗渗、抗冻要求;位于侵蚀环境水中的桥墩,应采用防水混凝土和适当的混合掺料或添加剂等功能。②提高混凝土的密实度。一般病害的发生是以水为载体,通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置,而且裂缝越大,侵蚀的速度就越快,实验表明,桥梁结构要达到百年的使用寿命,裂缝宽度必须控制在0.15mm以内。病害处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面。对于既有结构混凝土的裂缝,可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵;对于贯通的毛细孔,可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进入混凝土内部,与混凝土本身的某些物质发生反应,生成凝胶,堵塞毛细孔,提高混凝土的'密实度,增加抗渗性,从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命。③适当增加混凝土保护层的厚度。在混凝土耐久性规范中,规定了最小保护层厚度,较原来的钢筋混凝土规范有了很大的提高,这是一条防止混凝土被侵蚀的重要手段,可以将延长有害物质到达钢筋的时间,延缓了钢筋的腐蚀,使钢筋混凝土的有效寿命得到提高。
关键词:混凝土钢筋桥梁;病害原因;处理措施
0 引言
路桥的的兴建与畅通,促进了人类社会的文化和生活的繁荣与。但是桥梁一旦发生倒塌事故,就会带来巨大的损失和灾难。近些年,人们已经开始注意到了各种因不同病害造成的桥梁困扰原因。在桥梁工程中,混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用,它一直被认为是非常耐久的材料。近几年来,才逐渐发现它也会像天然石材在一定的条件下被风化变质一样,丧失原有强度而过早损坏,影响其正常使用。遭受病害的桥梁其使用寿命将大大缩短,严重的在建成几年就会出现混凝土保护层剥落、钢筋锈蚀的现象,需要进行病害整治和加固维修。
1 产生病害的现象及原因
1.1 侵蚀性介质腐蚀 侵蚀性介质腐蚀主要指混凝土中含有的某些化学成分Ca(OH)2、(3CaO·2Al2O·33H2O)容易与侵蚀性介质发生化学反应,比较典型的是氯盐的腐蚀和硫酸盐的腐蚀。氯盐的腐蚀主要是环境中游离的Cl-和混凝土中的(3CaO·2Al2O·33H2O)等发生反应,生成易溶的CaCl2和大量的结晶水,使体积膨胀好几倍,造成混凝土的破坏,当Cl-与钢筋接触,含量达到一定程度时,使该处的PH值迅速下降,钢筋的钝化膜发生破坏,使与完好的钝化膜区域之间构成了电位差,同时,Cl-具有导电作用,可以和Fe2+发生反应生成FeCl2,加速了钢筋的腐蚀。硫酸盐的腐蚀可以出现钙钒石破坏和石膏膨胀破坏。
1.2 冻融破坏 主要表现在混凝土中存在大量的孔隙和裂缝,水份通过毛细作用进入,当温度降至冰点以下时,孔隙中的水冻结膨胀,使孔壁受压变形,当温度升高冰融化后,使孔壁产生拉力,经过持续的反复冻融,使混凝土发生开裂,裂缝随着冻融次数的增多而增加,并逐渐扩展连接,以致逐渐降低混凝土的强度。
1.3 混凝土的碳化 在大气环境下,桥梁结构的破坏主要是钢筋的混凝土保护层碳化,碱性降低,混凝土出现裂缝,大气中的氧气和水深入混凝土中到达钢筋表面,并发生化学反应,引起体积膨胀,使混凝土的裂缝加大,最终引起保护层的开裂、剥落。
1.4 钢筋的锈蚀 钢筋的锈蚀是电化学过程,除受其自身性能影响外,与混凝土的性能和外界环境有着密切的关系,在大气区当裂缝达到0.3mm时,钢筋已经开始腐蚀。钢筋生锈后,使其本身有效截面缩小,生成的氧化铁体积比原来膨胀好几倍,使保护层的混凝土开裂,使有害物质更容易进入混凝土内部,加速对钢筋混凝土的腐蚀。
2 有效的防控措施
一般的混凝土桥梁病害是由几种破坏组合,加速了侵蚀的程度。探求处理病害的处理措施应该全面的从共性的问题上去解决。
2.1 混凝土 ①选用适当的补强混凝土或砂浆。被侵蚀松动的混凝土,胶结结构已经遭到破坏,丧失了原有的强度和承载能力。
在进行处理时,应剔除松动的混凝土,采用适当的混凝土或砂浆补强,侵蚀严重的应考虑增大原来结构的尺寸,降低混凝土表面的拉应力,抑制裂缝的发生,增强结构的承载能力。补强的混凝土或砂浆应具有:和易性好,具有较好的弹性和低收缩率,使补强的混凝土不开裂;与既有混凝土构件要有较高的粘接力,以及相一致的线膨胀系数,满足结构要求的抗弯强度或抗拉强度。要有较高的密实度以及抗化学侵蚀的性能,满足抗渗、抗冻要求;位于侵蚀环境水中的桥墩,应采用防水混凝土和适当的混合掺料或添加剂等功能。②提高混凝土的密实度。一般病害的发生是以水为载体,通过裂缝或孔道到达混凝土内部和钢筋位置,而且裂缝越大,侵蚀的速度就越快,实验表明,桥梁结构要达到百年的使用寿命,裂缝宽度必须控制在0.15mm以内。病害处理应包括改善结构材料的防水性能和提高密实度两个方面。对于既有结构混凝土的裂缝,可以通过埋设注浆嘴进行高压注浆的方法进行填塞封堵;对于贯通的毛细孔,可以采用新型的渗透结晶型材料通过毛细孔进入混凝土内部,与混凝土本身的某些物质发生反应,生成凝胶,堵塞毛细孔,提高混凝土的'密实度,增加抗渗性,从而提高混凝土的抗侵蚀能力和使用寿命。③适当增加混凝土保护层的厚度。在混凝土耐久性规范中,规定了最小保护层厚度,较原来的钢筋混凝土规范有了很大的提高,这是一条防止混凝土被侵蚀的重要手段,可以将延长有害物质到达钢筋的时间,延缓了钢筋的腐蚀,使钢筋混凝土的有效寿命得到提高。
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