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1、铁路混凝土桥梁耐久性病害类型研究和治理 摘要：钢筋混凝土梁在使用期间，要经受外界因素的和内部因素的各种物理、化学侵蚀及影响，引发混凝土桥梁各类耐久性病害，危害国民社会经济及人们生命财产安全。为此，延长铁路混凝土桥梁使用自然寿命，一直是人们在努力探索的方向。本文针对造成桥梁耐久性病害及损伤的原因进行分析，并提出解决病害的几点措施，以期对正在进行的桥梁耐久性病害整治和加固维修课题研究添砖加瓦。关键词：铁路；混凝土桥梁；病害类型；解决措施中图分类号：TU375文献标识码：A前言：近年来，随着我国铁路事业迅猛发展，高速铁路不断修建通车，铁路混凝土
2、桥梁的各类病害也随之浮现到人们眼前。如何在保证混凝土桥梁质量的基础上延长其使用寿命；如何有效的避免，预防桥梁在使用过程中产生的严重病害；如何解决、治理的这些病害的课题变得迫在眉睫。一、混凝土桥梁的病害类型及原因分析7勘察设计阶段、施工阶段、使用阶段都有可能因各类失误或错误造成桥梁病害的产生，如后张法预应力梁，后张法施工过程中，预应力筋张拉不是对称进行，造成的构件的旁弯或裂缝；勘测数据不全面，导致基础产生不均匀沉降，墩台产生裂缝，桥台偏移等问题。本文仅对使用过程中常见耐久性引发的病害进行分析。1.1、外部环境的影响1.1.1混凝土的冻融混凝土
3、是多孔的复合材料，外部的水分可以通过毛细孔作用进入这些孔隙。当温度降至冰点以下时，孔隙中的水冻结膨胀，体积大约可增加9倍。持续冻融的结果使混凝土开裂，甚至崩裂。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力。1.1.2温度裂缝混凝土构件尺寸越大，发生温度应力裂缝的可能性也越大。减少混凝土的水泥用量和降低混凝土的初始温度及使用低热水泥、减少混凝土温差等措施，很大程度可避免或减少混凝土的开裂，大大提高了混凝土的耐久性能。1.1.3空气中的氯离子氯离子渗入到钢筋表面，会破坏钢筋表面的氧化铁薄膜(钢筋钝化膜)而引起锈蚀
4、，锈蚀反应具有膨胀性，可导致混凝土开裂剥落。氯离子渗入引起钢筋锈蚀的破坏速度快，发生非常普遍，往往成为桥梁寿命的决定因素。1.2、内部环境影响1.2.1碱—骨料反应7水泥中的碱和骨料中的活性氧化硅发生化学反应,生成碱一硅酸凝胶并吸水产生膨胀压力,致使混凝土开裂的现象称为碱—骨料反应。只有水泥中含有的碱量(折合成Na2O)大于0.6%,而同时骨料中含有活性氧化硅的时候,才可能发生碱—骨料反应。碱—骨料反应通常进行的很慢,因此由碱—骨料反应引起的破坏往往要经过若干年后才会出现。1.2.2钢筋锈蚀引发钢筋锈蚀主要有两方面原因:(1)混凝土保护层碳
5、化在水泥水化过程中生成大量的Ca(OH)2,使混凝土孔隙中充满饱和的Ca(OH)2溶液,其pH值大于12。钢筋在碱性介质中,表面能生成一层稳定致密的氧化物钝化膜,使钢筋难以锈蚀。但是,碳化会降低混凝土的碱度,当pH值小于10时,钢筋表面的钝化膜就开始破坏而失去保护作用,并促进锈蚀过程。混凝土的碳化是伴随着CO2向混凝土内部扩散,溶解于混凝土孔隙内的水,再与Ca(OH)2等产物发生反应的复杂的物理化学过程。影响混凝土碳化速度的因素有混凝土的密实度,水化物中Ca(OH)2的含量等内部因素。(2)Cl-破坏钢筋表面钝化膜7当混凝土中存在Cl-且C
6、l-/OH-的摩尔比大于0.6时,即使pH>12,钢筋表面钝化膜也可以被破坏而遭受锈蚀,这可能是由于钢筋表面的氧化物保护膜在这些条件下或者可渗透或者不稳定所致。提高混凝土的密实度,加大保护层的厚度,能有效阻止外部Cl-渗达钢筋表面,避免钢筋锈蚀。但是,混凝土一旦开裂,或者混凝土中本身含有较多Cl-,此种方法就无济于事。1.2.3混凝土养护因素混凝土的养护是影响混凝土耐久性的又一重要因素。混凝土是一种疏松多孔的混合物，新拌混凝土中存在着大量非均匀分布的毛细孔，其中充满水，使水泥进一步进行水化作用，使大孔变成小孔增加混凝土的密实度。因毛细孔是相
7、通的，如外界环境湿度低，毛细孔水会向外蒸发，减少了供给水化的水量。如果环境湿度大或继续放在水中，则可通过毛细管向外补给水化用水，混凝土性能就能不断提高。在干旱多风天气，毛细孔水迅速蒸发，水泥不仅因缺水而停止水化作用，还会因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩。此时混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力很快使混凝土开裂，破坏混凝土结构，造成质量事故。因此混凝土浇捣完毕后必须及时养护。在混凝土的实际生产中，由于缺乏对混凝土养护机理的了解，对养护工序常常重视不够，出现养护不及时、养护湿度不够、养护时问短等情况。尤其对于要求具有较高耐久性的混凝土，如不能加
8、以正确、及时的养护，将严重影响整个建筑物的质量，带来不可估量的损失。二、桥梁的加固和处理病害的技术7混凝土桥梁损伤的形态可分为：裂缝、钢筋外露、剥离、剥落、蜂窝、漏水、锈蚀、承载
