橋梁病害種類
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：
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
車流量加大，重車增多，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。
