橋梁病害中混凝土碳化機(jī)理及加固方法

1、橋梁病害中混凝土碳化機(jī)理及加固方法摘要：橋梁的興建與暢通，促進(jìn)了人類社會的文化 和經(jīng)濟(jì)生活的繁榮與發(fā)展。但是橋梁一旦發(fā)生倒塌事故，就 會帶來巨大的損失和災(zāi)難。對于混凝土橋梁病害之一，混凝 土碳化及鋼筋銹蝕現(xiàn)象在橋梁中比較普遍，也比較嚴(yán)重。對 于受損及病害鋼筋混凝土橋梁如何做到準(zhǔn)確的檢測鑒定并 修復(fù)加固是關(guān)系到安全、正常使用和經(jīng)濟(jì)的重大問題.對其進(jìn) 行研究具有重要的現(xiàn)實意義，總結(jié)混凝土碳化檢測方法，并 分析提出修復(fù)和加固處理方法。關(guān)鍵詞：橋梁 混凝土碳化 檢測 加固一.混凝土碳化發(fā)生機(jī)理和影響因素；（一）發(fā)生機(jī)理：拌和混凝土?xí)r，硅酸鹽水泥的主要成份CaO水化作用后 生成Ca（OH）2，它在水中的

2、溶解度低，除少量溶于孔隙液 中，使孔隙液成為飽和堿性溶液外，大部分以結(jié)品狀態(tài)存在， 成為孔隙液保持高堿性的儲備，它的PH值為12.513.5。 空氣中的C氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細(xì)孔 道，氣相擴(kuò)散到混凝土中部分充水的毛細(xì)孔中，與其中的孔 隙液所溶解的Ca （OH） 2進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物中C，C 溶解度低，沉積于毛細(xì)孔中，這層混凝土的毛細(xì)孔中才不再 進(jìn)行這種中和反應(yīng)，此時即所謂“已碳化氣 碳化后的混凝 土質(zhì)地疏松，強(qiáng)度降低。（二）影響因素：環(huán)境條件因為碳化是液相反應(yīng)，十分干燥的混凝土即一直處于相 對濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化；在空氣濕度 50%75%的大氣中，不密實的

3、混凝土最容易碳化；但在相 對濕度95%的潮濕空氣中或在水中的混凝土反而難以碳化， 這是因為混凝土含水時透氣性小，碳化慢；在濕度相同時， 風(fēng)速愈高、溫度愈高，混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度 與空氣中C濃度的平方根成正比。水泥品種一般說來，普通硅酸鹽水泥要比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化稍 快，摻混合材的水泥碳化速度更快，混合材摻量越大，碳化 速度越快。摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或加氣劑，可以大大改善混凝土 的和易性，減小水灰比，制成密實的混凝土，使碳化減慢。 尤其是加氣減水劑，由于抗凍性提高，可以大大改善鋼筋混 凝土建筑物的耐久性。水灰比混凝土的碳化速度與它的透氣性有很密切的關(guān)系，混凝 土的透氣性越小，碳化進(jìn)行越慢。

4、水灰比小的混凝土由于水 泥漿的組織密實，透氣性小，因而碳化速度就慢。同理，單 位水泥用量多的混凝土碳化較慢。4.澆筑與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量密實的混凝土表層孔隙很小，易從潮濕的空氣中吸取水 分而充滿水，故不易碳化；欠密實的混凝土表層中大孔隙內(nèi) 無水，C可以由氣相擴(kuò)散到充滿水的毛細(xì)孔隙而完成碳化。 所以越是密實的混凝土其抗碳化能力越高。二.混凝土碳化的檢測方法和修復(fù)與加固處理方法（一）檢測方法；在砼表面可采用適當(dāng)?shù)墓ぞ咴跍y區(qū)表面形成直徑約 15mm的孔洞，其深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度（大于10mm） 或者直接在柱角或梁角敲一塊混凝土下來；用洗耳球或小皮老虎吹掉灰塵碎屑，并不得用水擦洗;在鑿開的砼表面滴或者噴1

5、%的酚酞酒精溶液；用游標(biāo)卡尺或碳化深度深度測定儀測定沒有變色的砼 的深度。（二）修復(fù)和加固方法；（一）.環(huán)氧厚漿涂料性能特點(diǎn)環(huán)氧厚漿涂料是由環(huán)氧基料、增韌劑、防銹劑、防銹防 滲填料及固化劑等多種成份組成，適用于混凝土表層封閉。 它具有以下一些特點(diǎn)：、穩(wěn)定性好。該涂料在大氣、淡水、 海水及酸堿溶液等介質(zhì)中長期穩(wěn)定。、物理機(jī)械性能好。該涂料附著力強(qiáng)，涂層堅硬耐磨，耐熱性及電絕緣性好。、 密封性能好。該涂料涂刷后能完全密閉受涂物表面，耐水、 耐濕。、保護(hù)周期長。使用壽命在12年以上。、施工 方便。既適合手工涂刷，又適合機(jī)械噴涂。施工工藝（1）表面處理混凝土表面處理是除掉混凝土上的污跡、浮物，一般有

6、手工清理和機(jī)械清理兩種方法。手工清理用鋼絲刷在混凝土 上來回拉刷，直至除掉混凝土表面的污跡，再用水清洗。機(jī) 械清理常用噴砂及高壓水、高壓氣沖洗，以不損傷混凝土表 層為限。混凝土表面處理后待完全干燥后才能進(jìn)行涂裝。（2）涂料使用要求環(huán)氧厚漿涂料分甲、乙兩組分，使用時一般按甲、乙組 分比7： 1混合均勻后使用。配制量要根據(jù)需求適量配制， 及時用完。二次涂裝要在一次涂裝漆膜完全干燥后進(jìn)行。環(huán)氧厚漿涂料的人工涂裝方法與一般涂料相同，機(jī)械噴 涂采用高壓無氣噴涂工藝。（3）用量環(huán)氧厚漿涂料固體組分多，揮發(fā)組分少，一般應(yīng)涂刷3 4遍，厚度達(dá)到250 “m左右，（二）用聚合物涂層來提高混凝土抗碳化能力，表面涂

7、聚合物涂層，各種聚合物涂層的極限拉伸強(qiáng)度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，而斷裂延伸率只有苯丙涂層達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) 的技術(shù)要求，并大大超過標(biāo)準(zhǔn)要求。對于橋梁這類動載結(jié)構(gòu), 涂層面延伸率大可以提高其抗變形能力，苯丙聚合物優(yōu)于其 它聚合物，更適合用于橋梁的防碳化涂層。（三）硅粉砂漿硅粉砂漿由普遍水泥砂漿摻和硅粉拌制而成，適用于混 凝土碳化層鑿除后的重新粉刷。硅粉砂漿因其優(yōu)越的力學(xué)性 能和抗?jié)B性能而尤其適用于船閘、通航節(jié)制閘閘室岸翼墻墻 面的防碳化處理。（四）混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的縫面處理混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的縫面處理難于一般方法進(jìn)行防碳 化處理。為阻緩縫內(nèi)混凝土的繼續(xù)碳化，并能滿足變形縫的 變形要求，對于水上部位的變形縫，可

8、采用華東水利設(shè)計研 究院研制的SR嵌縫膏進(jìn)行表面封閉；對水下部位的變形縫， 可采用南京水利科學(xué)研究院研制的SBS改性瀝青灌注封閉， 能起到閉氣止水的雙重作用?？偨Y(jié)：在一般的大氣環(huán)境中，混凝土碳化是一種普遍現(xiàn)象，而 碳化對混凝土受力性能和鋼筋的銹蝕都有一定的影響。鋼筋 銹蝕后不但自身截面積減小，各項力學(xué)性能降低，而且還會 導(dǎo)致混凝土保護(hù)層剝落，使得鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能大大 降低，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性?；炷撂蓟院螅⒎襟w抗壓強(qiáng)度有明顯提高，性模量有所提高，應(yīng)力應(yīng)變曲 線上升段和下降段變陡，峰值應(yīng)力提高，峰值應(yīng)變化不明顯， 混凝土變脆，延性下降。鋼筋銹蝕后，力學(xué)性能降低。對于碳化作用下銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能的退化 研究還需要進(jìn)一步深入，對于進(jìn)一步的工作，以下為個人觀 點(diǎn).八、建立相對完善的鋼筋銹蝕率預(yù)測模型是一個關(guān)鍵問 題，筆者認(rèn)為應(yīng)先從理論角度出發(fā)，再通過大量的實測數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正。對于銹蝕鋼筋混凝土梁時變性能的研究需要對更多的 足尺試驗梁進(jìn)行試驗工作，試驗數(shù)據(jù)的積累需要一個長期的 過程。參考文獻(xiàn)：；洪定海，混凝士中鋼筋的腐蝕與保護(hù)，北京中國鐵 道出版社，2006；羅文燾 混凝土裂縫產(chǎn)生原因與控制