橋梁病害種類(lèi)
2011-08-02
混凝土結(jié)構(gòu)的病害表現(xiàn)形式多種多樣，引起病害的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，從引起病害的原因來(lái)分析，可以將其劃分為兩大類(lèi)：
1．1 由環(huán)境作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞與損傷由于混凝土的缺陷（例如裂痕、孔道、氣泡、小孔等），環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土中某些成分發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，引起混凝土損傷，從而影響結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性。
1．1．1 混凝土的碳化
混凝土的碳化是指混凝土中NaOH與滲透進(jìn)混凝土中的CO，或其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。一般情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護(hù)作用。碳化的實(shí)質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入的情況下，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。
1．1．2 氯離子的侵蝕
氯離子對(duì)混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入進(jìn)已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要
來(lái)源，另外北方寒冷地區(qū)冬季道路、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對(duì)混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對(duì)結(jié)構(gòu)的危害是多方面的，最終表現(xiàn)還是為鋼筋的銹蝕。
1．1．3 堿一骨料反應(yīng)
堿一骨料反應(yīng)一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿一硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨
脹壓力，造成混凝土開(kāi)裂。堿一骨料反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更為嚴(yán)重。堿一骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，很難加以控制，般不到2 a就會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯開(kāi)裂，所以有時(shí)也稱(chēng)堿骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”。堿．骨料反應(yīng)破壞的最重要特征之一是混凝土表面開(kāi)裂，裂縫的形態(tài)與結(jié)構(gòu)中鋼筋形成的限制和約束狀態(tài)有關(guān)：鋼筋限制、約束力強(qiáng)的混凝土形成順筋裂縫；鋼筋限制約束作用弱的混凝土形成網(wǎng)狀或地圖狀裂縫，在裂縫處有白色凝膠物滲出。
堿 骨料反應(yīng)裂縫與其他原因裂縫的主要區(qū)別是：
1）堿-骨料反應(yīng)引起混凝土局部膨脹，裂縫的兩個(gè)邊緣出現(xiàn)不平；是堿一骨料反應(yīng)裂縫的特有現(xiàn)象。
2）堿一骨料反應(yīng)與環(huán)境濕度有關(guān)，在同一工程中潮濕部位出現(xiàn)裂縫，而干燥部位卻安然無(wú)恙，是堿一骨料反應(yīng)裂縫區(qū)別與其他原因裂縫的外觀特征差別之一。
3）從裂縫出現(xiàn)的時(shí)問(wèn)來(lái)判斷，堿．骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)的時(shí)問(wèn)較晚，多在施工后5～10 a內(nèi)出現(xiàn)，而混凝土收縮裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較早，一般在施工后若干天內(nèi)出現(xiàn)。
1．1．4 凍融循環(huán)破壞
滲入混凝土中的水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落，強(qiáng)度降低。凍融循環(huán)破壞的混凝土剝落，開(kāi)始時(shí)在混凝土表面出現(xiàn)粒徑為2～3mm的小片剝落，隨著使用年限的增加，剝落量及剝落塊直徑增大，剝落由表及里，發(fā)展速度很快。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)凍融引起的混凝土剝落，必需密切注意剝落的發(fā)展情況，及時(shí)采取修補(bǔ)措施。北方地區(qū)采用撒鹽除冰，由于鹽類(lèi)與凍融循環(huán)的共同作用引起的鹽凍破壞是凍融循環(huán)破壞的一種特殊形式。鹽凍破壞是靜水壓及鹽溶液的滲透壓和結(jié)晶壓共同作用的結(jié)果，因此，鹽凍破壞要比單純的凍融破壞嚴(yán)酷得多。
鹽凍破壞區(qū)別于其他破壞形式的主要特征是：
1）表面分層剝落，骨料暴露，但剝落層下面的混凝土完好。
2）破壞速度快，對(duì)未采用防鹽凍措施而使除冰鹽者，少則一冬，多則幾冬，即可產(chǎn)生嚴(yán)重鹽凍破壞。
3）在沒(méi)有干擾的剝蝕表面或裂縫中可見(jiàn)到白色鹽結(jié)晶體。
1．1．5 鋼筋銹蝕
混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是鈍化膜破壞，混凝土的碳化及氯離子侵蝕都會(huì)造成覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜的破壞，加之有水分和氧的侵入，就可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力破壞，鋼筋截面面積減少，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時(shí)間的推移，腐蝕會(huì)逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。需要注意的是，上述所有侵蝕}昆凝土和鋼筋的作用都需要水作介質(zhì)。另一方面，幾乎所有的侵蝕作用對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都與侵蝕作用引起的混凝土膨脹，最終導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂有關(guān)。而且當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后，腐蝕速度將大大加快。形成導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)一步退化的惡化循環(huán)。因此，對(duì)新建結(jié)構(gòu)而言，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本途徑是增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，防止和控制混凝土開(kāi)裂，阻止水分的侵入；加大混凝土保護(hù)層的厚度防止由于混凝土保護(hù)層碳化引起鋼筋鈍化膜破壞。對(duì)于在役結(jié)構(gòu)而言，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的
基本思路是在清除病害根源的基礎(chǔ)上，封堵裂縫，修補(bǔ)破損混凝土；增設(shè)防水層，防止水分的侵入。
1．2 由荷載作用或設(shè)計(jì)施工不當(dāng)造成的混凝土結(jié)構(gòu)損傷
1．2．1 橋梁設(shè)計(jì)荷載偏低
舊橋大多是在過(guò)去的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下建設(shè)的，已不適應(yīng)當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。當(dāng)年，在修建公路橋梁的時(shí)候，對(duì)于僅作為人行橋或馬車(chē)使用的古代和近代的橋梁未作任何改造就加以利用，盡管大都有一定潛力可挖，對(duì)于當(dāng)時(shí)荷載等級(jí)要求不高，行車(chē)密度較稀的交通狀況是能夠適應(yīng)的。但是，隨著交通事業(yè)高速發(fā)展，相當(dāng)部分老橋面臨荷載等級(jí)偏低，承載能力不足的狀況，導(dǎo)致病害日益嚴(yán)重，成為危橋。另外一個(gè)很重要的原因是設(shè)計(jì)規(guī)范不完善。
1．2．2 結(jié)構(gòu)不合理
橋梁設(shè)計(jì)方案的選擇，是由當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，施工技術(shù)和方法，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和使用要求等諸多因素所決定的。橋梁結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)件施工方式，橋梁截面形式，還有橋梁跨徑的劃分和墩高的處理等，如果這些結(jié)構(gòu)選擇或布局不合理，都會(huì)使橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)這樣那樣的缺陷。
1．2．3 計(jì)算錯(cuò)誤
橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算中，由于計(jì)算錯(cuò)誤等原因，可能給橋梁帶來(lái)先天不足的問(wèn)題。
1．2．4 施工圖不完善
施工圖不完善表現(xiàn)在一些結(jié)構(gòu)的細(xì)致部位，譬如：鋼筋接頭，鋼筋布置等細(xì)節(jié)標(biāo)注的不清楚，使得在施工中出現(xiàn)把接頭安置在彎矩最大處的不正確做法，這些都會(huì)成為日后發(fā)生缺陷的因素。
1．2．5 施工原因
施工是設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，設(shè)計(jì)正確性與否，是否完善，在施工中都會(huì)得到檢驗(yàn)。同時(shí)，施工的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，也將影響橋梁的整體性能。在橋梁建設(shè)中，盡管設(shè)計(jì)正確，但施工方法不當(dāng)，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)。施工過(guò)程中遇到一些非預(yù)見(jiàn)性災(zāi)害，如洪水，地震等，常常導(dǎo)致橋梁承載能力降低，不能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。由于施工原因，導(dǎo)致日后橋梁承載能力不足。
1．2．6 材料質(zhì)量問(wèn)題
施工中使用的混凝土，鋼筋，沙礫等材料質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種質(zhì)量缺陷的內(nèi)
因。
1．2．7 施工質(zhì)量問(wèn)題橋梁施工中，工種多，工序多，加之現(xiàn)場(chǎng)施工，每位施工人員往往要擔(dān)負(fù)多方面工作，稍有疏忽就會(huì)出錯(cuò)，這就可能使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷。
1．2．8 施工中的質(zhì)量事故
由于施工方法不當(dāng)，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，在施工過(guò)程遇到非預(yù)見(jiàn)性的災(zāi)害，常常影響工程質(zhì)量，導(dǎo)致橋梁的承載力不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。
1．2．9 其他原因
車(chē)流量加大，重車(chē)增多，交通碰撞事故，地震，洪水的破壞，環(huán)境惡劣，化學(xué)腐蝕，周邊出現(xiàn)不均勻沉降等都會(huì)使橋梁產(chǎn)生損壞。
