橋樑病害根據危害程度將其劃分為三類,即:常見使用病害、自然環境病害、結構性病害。
一般使用病害:主要為橋樑使用時產生的病害;
自然環境病害:主要為自然作用產生的結構表面病害;
裂縫及結構性病害:主要為對於橋樑結構安全性產生重要威脅的嚴重病害。
三種病害對於結構的使用性與耐久性都有不同程度的影響,且存在遞進、轉換的可能,因此橋樑設計、施工、管養過程中應該盡 量規避導致病害形成的因素,儘早修復、完善,避免病害發展。
01、一般使用病害
一般使用病害最為常見,主要為結構正常使用時,橋面鋪裝、伸縮縫、欄杆、防撞牆、搭板梁體塗裝等橋樑附屬設施損傷,影響橋樑 使用舒適度或美觀,對於橋樑結構安全影響較小。
02、自然環境病害
在役橋樑結構,隨著時間的延續,使用條件變化、環境侵蝕的因素的影響,加之設計和施工不當,使材料不斷老化,甚至造成結構損 傷,這是一個不可逆的過程,隨著損傷積累,逐步導致結構性能劣化,承載力下降和耐久性下降。
1、混凝土結構碳化
混凝土結構碳化是指混凝土中的Ca(OH)2與滲透進混凝土中的CO2或其他酸性氣體( SO2 、SO3 等)發生化學反應的過程。
碳化實質是指是混凝土的中性化,水泥在水化的過程中生成大量的Ca(OH)2 ,使混凝土孔隙中充滿了飽和Ca(OH)2溶液,鹼性環境中的鋼 筋容易發生鈍化作用,通常稱為鈍化膜。它能阻止混凝土中鋼筋的腐蝕。當CO2和水氣通過孔隙進入混凝土內部時,將和混凝土中的鹼性物 質發生中和反應,導致混凝土中的鹼性降低,當PH值小於9時,鋼筋表面的鈍化膜將組建破壞,在水和其他有害物質侵入的情況下,鋼筋就 會發生腐蝕。
影響碳化的主要因素:混凝土本身的密實性、鹼性儲備的多少。一般認為混凝土孔隙率越小,滲透型越差;密實性越好, Ca(OH)2含量越大,則混凝土的抗碳化性能就越好;反之則越差。
2、氯離子侵蝕
混凝土遭受氯化物侵蝕,形成大量可溶性鹽類,並在混凝土的空隙和毛孔中反覆聚集,引起膨脹反應,使得混凝土的空隙加大,導致裂縫 發生;而裂縫的發生又開通了氯化物滲入混凝土內部的通道,進一步有加快了鋼筋的腐蝕。
3、混凝土鹼集料反應
混凝土中某些活性礦物集料與混凝土孔隙中的鹼性溶液之間發生的反應。鹼集料反應的類型與集料的活性成分有關,最常見的是鹼-硅酸鹽 反應:SiO2在集料顆粒表面溶解,組建形成硅酸鹽凝膠,生成的硅酸鹽凝膠具有黏性。溪水後體積膨脹3~4倍,於是引起混凝土開裂破壞。
4、混凝土集料膨脹反應
當混凝土中殘渣含有氧化鎂和硫酸鹽集料或生石灰碎塊時,在水分的緩慢作用下,這些集料吸水膨脹,體積增大2~4倍,會造成混凝土破 壞。集料膨脹引起的破壞特徵與鹼集料反應破壞十分相似。
5、混凝土凍害破壞
處於寒冷潮溼環境的混凝土在凍融循環的反覆作用下,將引起混凝土表層剝落和開裂,對結構耐久性危害很大。北方地區公路撒鹽除冰, 由於鹽類化合物與凍融循環共同作用引起的鹽凍破壞是一種最嚴重的凍融破壞,其破壞程度和速率比普通凍融破壞要大的多。由於混凝土凍害問題的複雜,目前對其破壞機理的認識還不夠統一,多數認為水泥漿體中的孔隙水結冰膨脹,這是引起混凝土破壞的根本原因。
6、鋼筋鏽蝕
大量工程實踐表明,鋼筋腐蝕伴隨體積膨脹、使混凝土表面出現順筋裂縫(爆裂),造成鋼筋與混凝土之間黏聚力的破壞,鋼筋截面面積減少,構件承載力降低, 變形和裂縫增大等一系列不良後果。隨著時間推移腐蝕逐漸惡化,最終可能導致結構的完全破壞。
03、裂縫及結構病害
實踐表明,混凝土結構的任何損傷與破壞 首先表現為混凝土出現裂縫,所以對病害的診斷,首先從對混凝土結構裂縫調查,檢測 與分析入手,裂縫是反應混凝土結構病害的晴 雨表,是橋樑養護、管理和維修加固工程師具 備的基本功。
結構裂縫:
由外荷載引起的裂縫,成為結構性裂縫,又稱為 荷載裂縫。其裂縫的分佈特徵及寬度與外荷載大 小有關。
非結構裂縫 :
由變形引起的裂縫,成為非結構裂縫,又稱非荷 載裂縫。如溫度變化,混凝土收縮等因素引起的 結構變形受到限制時,在結構內部產生自應力, 當自應力大道混凝土抗拉強度極限值時,混凝土 結構就會產生裂縫。
1、非結構裂縫
非結構裂縫的產生,多是受到混凝土材料組成、澆注方法、養護條件和使用環境等多種因素影響所致。
2、結構裂縫
結構裂縫是在結構荷載作用下,混凝土內部產生的拉應力大道抗拉極限產生的裂縫,由於橋樑結構大多為受彎構件,結構裂縫主要表現 為彎曲裂縫和剪切裂縫兩種形式。
裂縫調查口訣
一、看――看裂縫走向、部位、測量裂縫寬度。
二、摸――摸裂縫兩側高差。
三、敲――敲裂縫兩側混凝土,聽聲響。
四、分析――分析裂縫性質和產生原因。
04
裂縫修補方案
1、裂縫修補 • 寬度大於 0.15mm/0.20mm以 上的裂縫:XXXX灌漿法。
2、寬度小於 0.15mm/0.20mm以 下的裂縫:XXXXXX處理
05、裂縫修補材料選用
裂縫修補材料選用方法(分析裂縫成因很重要但是有針對性的選擇材料更重要)
06、修補案例展示
1、寧杭高速裂縫封縫處理
2、橋樑墩柱裂縫封縫處理
3、某板梁裂縫修補處理
4、砂河橋裂縫修補處理
5、G312線橋裂縫修補處理
6、張掖S213線魯溝4號橋裂縫修補處理
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