橋梁混凝土的腐蝕

1、橋梁混凝土的腐蝕摘 要：關(guān)鍵詞：引言一、混凝土的裂縫裂縫是鋼筋混凝土橋梁及污工拱橋中普遍存在的一種缺陷和主要的病害。一般裂縫有兩種類(lèi)型，一種是由于橋梁結(jié)構(gòu)的承載力或剛度不足，在荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。通常有縱向裂縫和橫向裂縫兩種。另種是施工時(shí)由于質(zhì)量缺陷而出現(xiàn)的裂縫，這類(lèi)裂縫通常產(chǎn)生在鋼筋混凝土橋梁中及石拱橋的灰縫部位。由于裂縫是橋梁上的重大病害之一，因此不管是哪一種裂縫，只要裂縫的寬度和數(shù)量超出規(guī)范允許的范圍和限度，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)惡化，影響到橋梁的承載能力和使用壽命，應(yīng)該引起高度的重視，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。混凝土的腐蝕和破壞是混凝土橋梁破壞的主要原因，受力構(gòu)件的破壞也是受壓區(qū)混凝土先破壞而破壞，而不是

2、受力鋼筋斷裂而破壞。一般來(lái)說(shuō)，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮濕環(huán)境或水中能保持強(qiáng)度和穩(wěn)定性，潮濕條件也是水泥混凝土材料早期強(qiáng)度形成和發(fā)展不可缺少的條件。但是長(zhǎng)期處于潮濕條件下，尤其在干濕交替循環(huán)狀態(tài)下，混凝土的耐久性問(wèn)題是不容樂(lè)觀(guān)的。很多橋梁墩臺(tái)，在水位浮動(dòng)的部位首先被破壞就是證明?？諝庵械乃陀晁且环N成分很復(fù)雜的液體，再混入橋面的污物，常含有溶解的氣體、礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等，常見(jiàn)的有酸性物質(zhì)、氧離子、氯離子、氮、碳酸氣、硫化氫及其他酸性離子，以及堿金屬和堿土金屬離子，這些酸、堿物質(zhì)超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)侵蝕、損害橋梁的混凝土和金屬材料。1 腐蝕因素的分析 水泥混凝土的結(jié)構(gòu)是多孔的，在塑性期或硬化初

3、期會(huì)因?yàn)樗终舭l(fā)造成塑性開(kāi)裂。加強(qiáng)橋面混凝土施工中的質(zhì)量管理和早期養(yǎng)護(hù)可以減少開(kāi)裂，但難以完全消除。在以后的使用過(guò)程中，早期產(chǎn)生的裂縫會(huì)隨著車(chē)輛反復(fù)荷載的沖擊下逐漸擴(kuò)展。如果沒(méi)有完善的防水系統(tǒng)，帶有腐蝕性物質(zhì)的水就會(huì)從孔隙滲入到混凝土中和從裂縫中流入到混凝土中去。產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)以及酸性物質(zhì)對(duì)混凝土進(jìn)行腐蝕的反應(yīng)。 混凝土堿骨料反應(yīng)是指來(lái)自水泥、外加劑和環(huán)境中的堿金屬離子與砂石等骨料中的活性組分發(fā)生膨脹性化學(xué)反應(yīng)，在水泥砂漿與石子的界面處生成白色凝膠物質(zhì)，這種物質(zhì)在潮濕環(huán)境中吸水膨脹，從而造成混凝土結(jié)構(gòu)從內(nèi)部開(kāi)始的漲裂，在表面上出現(xiàn)龜裂或地圖狀裂紋，直至整體性開(kāi)裂，甚至破壞。這種病害稱(chēng)為混凝土的

4、“癌癥”。堿骨料反應(yīng)少則幾年，多則十幾年就可以使混凝土結(jié)構(gòu)喪失安全性。這種破壞具有不斷發(fā)展和不可修復(fù)性。具體表現(xiàn)為混凝土表面龜裂、突出、酥松，然后剝離。堿骨料反應(yīng)的發(fā)生和對(duì)混凝土的破壞需要三個(gè)條件：混凝土中的高堿性、碎石中的富含堿活性成分以及水。以前所用的水泥及外加劑多為高堿性，很多地區(qū)砂石資源含有不同程度的堿活性成分，橋梁又沒(méi)有完善的防排水系統(tǒng)，完全具備了堿骨料反應(yīng)的必要條件，所以很多橋梁都發(fā)生這種現(xiàn)象。 沿海地帶，空氣中和雨水中都含有一定的氯鹽成分，尤其在近海地區(qū)濃度更大。又因?yàn)樵诙緸橄龢蛎娴谋鶅龊头e雪而廣泛地應(yīng)用噴灑鹽水的方法，鹽水通過(guò)不防水的伸縮縫流向墩臺(tái)，通過(guò)不防水的橋面系滲入到

5、混凝土的縫隙里，不光引起堿骨料反應(yīng)，而且引起鹽腐蝕。因?yàn)辂}水進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和，當(dāng)外界環(huán)境非常干燥時(shí)，混凝土中的水分發(fā)生逆向流轉(zhuǎn)，純水通過(guò)孔隙向外蒸發(fā)，鹽分濃度增加，又使其向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，在干濕條件下，高濃度化冰鹽水產(chǎn)生足夠高的鹽結(jié)晶壓，造成混凝土的膨脹破壞，比一般的堿骨料反應(yīng)更為嚴(yán)重。寒冷地區(qū)，有較長(zhǎng)的冰凍期，滲入到混凝土中的水結(jié)冰、融化，反復(fù)進(jìn)行，對(duì)混凝土的裂縫不斷擴(kuò)大，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行慢性破壞作用。凍融的結(jié)果，加劇了堿骨料反應(yīng)和鹽腐蝕的破壞作用，鹽凍融更為嚴(yán)重。堿骨料反應(yīng)、鹽腐蝕、凍融作用是混凝土結(jié)構(gòu)的三大主要破壞因素，都是因?yàn)樗M(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)里面引起的。預(yù)制梁橋的鉸縫處是受力復(fù)雜、混

6、凝土最薄弱的部位，最容易受到侵蝕，尤其近年來(lái)，超重交通的形成，過(guò)載車(chē)輛的增多，過(guò)早地造成鉸縫部位的裂縫，橋面雨水通過(guò)裂縫進(jìn)一步腐蝕混凝土和鋼筋，形成單梁受力，降低承載能力直至破壞。 對(duì)于堿骨料反應(yīng)、鹽的腐蝕、凍融作用應(yīng)以防止和抑制為主。減少混凝土中的堿含量是解決的辦法之一，使用低堿水泥、低堿外加劑，可以減緩，但解決不了全部問(wèn)題。無(wú)論堿骨料反應(yīng)、鹽腐蝕，還是凍融作用，只要是沒(méi)有水，就可以減緩或避免，所以必須設(shè)置完善的防水系統(tǒng)，將混凝土與水隔離開(kāi)來(lái)，使其不具備發(fā)生反應(yīng)的條件，就將達(dá)到延長(zhǎng)橋梁使用壽命的要求。這一點(diǎn)在舊橋改造中必須注意的。混凝土的碳化衡量混凝土結(jié)構(gòu)有兩個(gè)重要指標(biāo)，即強(qiáng)度和耐久性。同一

7、強(qiáng)度指標(biāo)的混凝土其實(shí)際耐久性可能相差很大，過(guò)去由于設(shè)計(jì)和施工對(duì)混凝土的碳化重視不夠，造成結(jié)構(gòu)的耐久性差，被迫提前加固。這一問(wèn)題必須引起重視?；炷林械乃嗯c水發(fā)生水化反應(yīng)形成水泥石是混凝土中的膠結(jié)材料。所謂混凝土的碳化，就是指水泥石中的水化產(chǎn)物與周?chē)h(huán)境中的二氧化碳作用生成碳酸鹽或其他物質(zhì)的現(xiàn)象。碳化將直接影響混凝土結(jié)構(gòu)物的性質(zhì)及耐久性?；炷恋奶蓟前殡S著二氧化碳?xì)怏w向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，溶解于混凝土內(nèi)部孔隙中的水，形成碳酸再與各水化產(chǎn)物發(fā)生碳化反應(yīng)的一個(gè)物理化學(xué)過(guò)程，是一個(gè)緩慢過(guò)程，取決于混凝土的密實(shí)性、水泥品種、水化物中氫氧化鈣的含量等內(nèi)部因素以及大氣的二氧化碳的濃度、壓力、混凝土的濕度等外

8、部因素。1、不同品種的水泥對(duì)混凝土的碳化速度影響不同。一般說(shuō)來(lái)礦渣水泥比普通硅酸鹽水泥快，普通硅酸鹽水泥比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化速度稍快。因?yàn)樘蓟俣仁且蚧炷两Y(jié)構(gòu)中水泥的氧化鈣含量有關(guān)，氧化鈣含量越大，生成的氫氧化鈣就越多，吸收二氧化碳的能力越強(qiáng)，碳化的速度就越快。2、混凝土的碳化速度與密實(shí)度有關(guān)，密實(shí)度大的碳化速度低，因?yàn)槊軐?shí)度大孔隙就小，進(jìn)入的二氧化碳就少。加入較多的水泥，降低水灰比都可以增加密實(shí)性，摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或引氣劑，可以改善混凝土的和易性，減小水灰比，增強(qiáng)密實(shí)性，使碳化減慢。施工時(shí)如果振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不合理，會(huì)造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大，并相互連通，進(jìn)入的二氧化碳就多，碳化速度就快。 3、環(huán)境條件惡劣加速碳化速度。環(huán)境濕度對(duì)混凝土的碳化速度影響很大，在相對(duì)濕度低于25%的空氣環(huán)境下，混凝土很難碳化，在空氣濕度50%-75%的大氣中，混凝土最容易碳化，但在相對(duì)濕度大于95%或在水中反而難于碳化，這是因?yàn)榕c混凝土中的透氣性有關(guān)，透氣性越大，越容易碳化。另外相同的濕度條件下，溫度越高、風(fēng)速越大，混凝土的碳化速度就越快。一座橋建成以后，影響碳化的因