论文部分内容阅读
建造公路和城市道路，尤其是高速公路和城市快速道路，动辄几亿、十几亿元的投资，其中桥梁占总造价的10％～30％左右，要求设计使用年限比较长，至少要满足50年以上，有些长达100年以上。因此桥梁的安全性和耐久性是非常重要的。
1.高等级公路桥面铺装病害检测状况
对某高速公路及大桥进行了检测，部分芯样在钻孔过程中已破碎，难以取出，部分芯样虽可取，但普遍发生环向开裂;少数芯样虽然较完整，但抗压强度低于设计强度。另外，大多数芯样表面松散，浮浆较多，手掰掉渣，骨料集中在下层，钢筋网位置不准确。
2.病害成因分析
根据对这些桥梁的检测结果，以及对病害的分析，认为成因主要哟眼以下几个方面。
(1)桥面铺装设计多为8cm 左右，厚度偏薄;钢筋多为直径为6构造钢筋。直径偏细;混凝土标号多为30号，强度较低。在交通量及车辆荷载日益加重的情况下，易造成破坏。
(2)施工中铺装混凝土强度没有达到设计要求，配合比掌握不当，钢筋位置固定不准确。
(3)施工中，浇注铺装混凝土前对梁板顶板面凿毛及清理不当，铺装层与梁板之间有夹层。未能紧密结合成整体，形成“两张皮”，在行车振动作用下发生疲劳破坏。
(4)由于桥面铺装面积大而厚度薄，在施工中若混凝土坍落度过大或振捣过度，易造成上部浮浆较厚，粗集料沉积在下层。在雨，雪水渗入腐蚀及行车碾压产生的动水压力作用下，将其表面层压碎，从而造成坑槽和唧浆。
(5)高等级公路冬季除雪晒烟盐，盐水通过沥青路面渗透桥面铺装中，对水泥混凝土产生腐蚀作用，在车辆反复碾压作用下，形成坑槽和唧浆破坏。
(6)在多孔连接结构墩顶负弯曲矩区，桥面铺装顶面开裂，雨水及盐水渗入裂缝，加剧破坏。
3.桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析
一般来说，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性，潮湿条件也是水泥混凝土材料早期强度形成和发展不可缺少的条件。但是长期 处于潮湿条件下，尤其在于湿交替循环状态下，混凝土的耐久性问题是不容乐观的。很多桥梁墩台，在水位浮动的部位首先被破坏就是证明。
水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。一般而言，桥面混凝土厚度小，和空气的接触面积大，产生塑性开裂的几率也大。加强桥面混凝 土施工中的质量管理和早期养护可以减少开裂，但难以完全消除。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着车辆反复荷载的冲击下逐渐扩展。
混凝土碱一骨料反应是指来自水泥沙卜口剂和环境中的碱金属离子与砂石等紧料中的活性组分发生化学反应，在水泥砂浆与石子的界面处生成白色凝胶物质，这 种物质在潮湿环境中吸水膨胀，从而造成混凝土结构从内部开始的涨裂，甚至破坏。这种病害称为混凝土的"癌症"。碱一骨料反应少则几年，多则十几年就可以使 混凝土结构丧失安全性。这种破坏具有不断发展和不可修复性。具体表现为混凝土表面龟裂、突出、酥松，然后剥离。碱-骨料反应的发生和对混凝土的破坏需要三 个条件：混凝土中的高碱性、碎石中的富含碱活性成分以及水。以前所用的水泥及外加剂均为高碱性，天津地区砂石资源含有不同程度的碱活性成分，桥梁又没有完 善的防水系统，完全具备了碱一骨料反应的必要条件，所以很多桥梁都发生这种现象。
碱-骨料反应，盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都是因为水进入混凝土结构里面引起的。
预制梁桥的饺缝处是受力复杂、混凝土最薄弱的部位，最容易受到侵蚀，尤其近年来，超重交通的形成，过载车辆的增多，过早地造成铰缝部位的裂缝，桥面雨水通过裂缝进一步腐蚀混凝土和钢筋，形成单梁受力，降低承载能力直至破坏。
对于碱-骨料反应，盐的腐蚀、冰融作用应以防止和抑制为主。减少混凝土中的碱含量是解决的办法之一，使用低碱水泥、低碱外加剂，可以减缓，但解决不了 全部问题。无论碱-骨料反应、盐腐蚀，还是冻融作用，只要是没有水，就可以减缓或避免，所以必须设置完善的防水系统，将混凝土与水隔离开来，使其不具备发 生反应的条件，就将达到延长桥梁使用寿命的要求。
4.防治措施
根据桥面铺装破坏的成因，可采取以下 几种处理措施。
(1)桥面铺装防水混凝土标号提高到40号，厚度增大到10~12cm ，钢筋直径加大至12，提高 铺装 层的整体强度，已适应交通量及车辆荷载的增长。
(2)严格控制施工质量，梁板顶面凿毛露出骨料3~5cm，并用高压气泵泵水枪清理干净;严格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和议性;混凝土须采用低收缩配方以减少收缩裂缝。
(3)为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用“植”筋技术。即在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂胶液并植入钢筋，待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇注防水混凝土。
(4)在混凝土中参加钢纤维或聚丙烯纤维，以提高混凝土的整体性，防止开裂。
(5)在墩顶负弯矩区，设置加强钢筋，减少铺装层顶开裂。
(6)可取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网;或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面层的破坏。
(7)冬季采用专用除雪剂或机械手段进行除雪，减少盐水对混凝土的腐蚀。
桥梁必须设置完善的防水系统。首先是混凝土本身的自防水，保证本身的密实性和防腐蚀性能。桥面混凝土铺装层的质量是至关重要的，平均厚度不能小 于10cm，最薄处不能小于8cm，为了减少混凝土的开裂，直在其中加太钢纤维或聚丙烯纤维，而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量要严加控制。钢筋网钢筋 直径不宜小于10mm，间距不能大于150m。目前，天津已经生产?准10以下冷轧带肋钢及焊接钢网，更适合用作桥面钢筋网。
(1)在保证桥面混凝土质量的基础上，还必须设置防水层，防止水的渗透，伸缩缝必须设计选择防水型的，帽梁顶部，边梁外侧，以及下部结构水位浮动部位都应该考虑防水问题，防止水从任何地方对混凝土侵害。只有这样，形成完善的防水系统，才能保证桥梁的使用寿命。
(2)桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混和料都有很好的亲和性，能牢固地粘结在一起，并且能够在沥青混和料的高温下，只软化，不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求，可以广泛采用。
(3)毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较理想的伸缩缝，5cm以下小伸缩量，配合着弹塑性伸缩装置的使用可以解决防水和延年的问题。
(4)梁端和帽梁顶部建议用普通的防水涂料进行处理，防止伸缩缝失效时漏水腐蚀混凝土。
(5)下部结构在水位浮动部位处，除了要作防腐蚀混凝土外，也要涂防水涂料。
(6)边梁的栏杆、地伏混凝土的外侧应包住翼板并设计滴水槽，防止雨水沿边梁漫流。
(7)雨水收水口必须低于水泥混凝土铺装的高程，出水管应保证不尿檐。
1.高等级公路桥面铺装病害检测状况
对某高速公路及大桥进行了检测，部分芯样在钻孔过程中已破碎，难以取出，部分芯样虽可取，但普遍发生环向开裂;少数芯样虽然较完整，但抗压强度低于设计强度。另外，大多数芯样表面松散，浮浆较多，手掰掉渣，骨料集中在下层，钢筋网位置不准确。
2.病害成因分析
根据对这些桥梁的检测结果，以及对病害的分析，认为成因主要哟眼以下几个方面。
(1)桥面铺装设计多为8cm 左右，厚度偏薄;钢筋多为直径为6构造钢筋。直径偏细;混凝土标号多为30号，强度较低。在交通量及车辆荷载日益加重的情况下，易造成破坏。
(2)施工中铺装混凝土强度没有达到设计要求，配合比掌握不当，钢筋位置固定不准确。
(3)施工中，浇注铺装混凝土前对梁板顶板面凿毛及清理不当，铺装层与梁板之间有夹层。未能紧密结合成整体，形成“两张皮”，在行车振动作用下发生疲劳破坏。
(4)由于桥面铺装面积大而厚度薄，在施工中若混凝土坍落度过大或振捣过度，易造成上部浮浆较厚，粗集料沉积在下层。在雨，雪水渗入腐蚀及行车碾压产生的动水压力作用下，将其表面层压碎，从而造成坑槽和唧浆。
(5)高等级公路冬季除雪晒烟盐，盐水通过沥青路面渗透桥面铺装中，对水泥混凝土产生腐蚀作用，在车辆反复碾压作用下，形成坑槽和唧浆破坏。
(6)在多孔连接结构墩顶负弯曲矩区，桥面铺装顶面开裂，雨水及盐水渗入裂缝，加剧破坏。
3.桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析
一般来说，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性，潮湿条件也是水泥混凝土材料早期强度形成和发展不可缺少的条件。但是长期 处于潮湿条件下，尤其在于湿交替循环状态下，混凝土的耐久性问题是不容乐观的。很多桥梁墩台，在水位浮动的部位首先被破坏就是证明。
水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。一般而言，桥面混凝土厚度小，和空气的接触面积大，产生塑性开裂的几率也大。加强桥面混凝 土施工中的质量管理和早期养护可以减少开裂，但难以完全消除。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着车辆反复荷载的冲击下逐渐扩展。
混凝土碱一骨料反应是指来自水泥沙卜口剂和环境中的碱金属离子与砂石等紧料中的活性组分发生化学反应，在水泥砂浆与石子的界面处生成白色凝胶物质，这 种物质在潮湿环境中吸水膨胀，从而造成混凝土结构从内部开始的涨裂，甚至破坏。这种病害称为混凝土的"癌症"。碱一骨料反应少则几年，多则十几年就可以使 混凝土结构丧失安全性。这种破坏具有不断发展和不可修复性。具体表现为混凝土表面龟裂、突出、酥松，然后剥离。碱-骨料反应的发生和对混凝土的破坏需要三 个条件：混凝土中的高碱性、碎石中的富含碱活性成分以及水。以前所用的水泥及外加剂均为高碱性，天津地区砂石资源含有不同程度的碱活性成分，桥梁又没有完 善的防水系统，完全具备了碱一骨料反应的必要条件，所以很多桥梁都发生这种现象。
碱-骨料反应，盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都是因为水进入混凝土结构里面引起的。
预制梁桥的饺缝处是受力复杂、混凝土最薄弱的部位，最容易受到侵蚀，尤其近年来，超重交通的形成，过载车辆的增多，过早地造成铰缝部位的裂缝，桥面雨水通过裂缝进一步腐蚀混凝土和钢筋，形成单梁受力，降低承载能力直至破坏。
对于碱-骨料反应，盐的腐蚀、冰融作用应以防止和抑制为主。减少混凝土中的碱含量是解决的办法之一，使用低碱水泥、低碱外加剂，可以减缓，但解决不了 全部问题。无论碱-骨料反应、盐腐蚀，还是冻融作用，只要是没有水，就可以减缓或避免，所以必须设置完善的防水系统，将混凝土与水隔离开来，使其不具备发 生反应的条件，就将达到延长桥梁使用寿命的要求。
4.防治措施
根据桥面铺装破坏的成因，可采取以下 几种处理措施。
(1)桥面铺装防水混凝土标号提高到40号，厚度增大到10~12cm ，钢筋直径加大至12，提高 铺装 层的整体强度，已适应交通量及车辆荷载的增长。
(2)严格控制施工质量，梁板顶面凿毛露出骨料3~5cm，并用高压气泵泵水枪清理干净;严格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和议性;混凝土须采用低收缩配方以减少收缩裂缝。
(3)为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用“植”筋技术。即在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂胶液并植入钢筋，待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇注防水混凝土。
(4)在混凝土中参加钢纤维或聚丙烯纤维，以提高混凝土的整体性，防止开裂。
(5)在墩顶负弯矩区，设置加强钢筋，减少铺装层顶开裂。
(6)可取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网;或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面层的破坏。
(7)冬季采用专用除雪剂或机械手段进行除雪，减少盐水对混凝土的腐蚀。
桥梁必须设置完善的防水系统。首先是混凝土本身的自防水，保证本身的密实性和防腐蚀性能。桥面混凝土铺装层的质量是至关重要的，平均厚度不能小 于10cm，最薄处不能小于8cm，为了减少混凝土的开裂，直在其中加太钢纤维或聚丙烯纤维，而且对混凝土的配合比设计和浇筑质量要严加控制。钢筋网钢筋 直径不宜小于10mm，间距不能大于150m。目前，天津已经生产?准10以下冷轧带肋钢及焊接钢网，更适合用作桥面钢筋网。
(1)在保证桥面混凝土质量的基础上，还必须设置防水层，防止水的渗透，伸缩缝必须设计选择防水型的，帽梁顶部，边梁外侧，以及下部结构水位浮动部位都应该考虑防水问题，防止水从任何地方对混凝土侵害。只有这样，形成完善的防水系统，才能保证桥梁的使用寿命。
(2)桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混和料都有很好的亲和性，能牢固地粘结在一起，并且能够在沥青混和料的高温下，只软化，不流淌。目前高性能的聚合物改性沥青防水涂料可以满足这一要求，可以广泛采用。
(3)毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较理想的伸缩缝，5cm以下小伸缩量，配合着弹塑性伸缩装置的使用可以解决防水和延年的问题。
(4)梁端和帽梁顶部建议用普通的防水涂料进行处理，防止伸缩缝失效时漏水腐蚀混凝土。
(5)下部结构在水位浮动部位处，除了要作防腐蚀混凝土外，也要涂防水涂料。
(6)边梁的栏杆、地伏混凝土的外侧应包住翼板并设计滴水槽，防止雨水沿边梁漫流。
(7)雨水收水口必须低于水泥混凝土铺装的高程，出水管应保证不尿檐。