桥梁混凝土的腐蚀.doc

桥梁混凝土的腐蚀摘 要：关键词：引言一、混凝土的裂缝裂缝是钢筋混凝土桥梁及污工拱桥中普遍存在的一种缺陷和主要的病害。一般裂缝有两种类型，一种是由于桥梁结构的承载力或刚度不足，在荷载作用下产生的裂缝。通常有纵向裂缝和横向裂缝两种。另种是施工时由于质量缺陷而出现的裂缝，这类裂缝通常产生在钢筋混凝土桥梁中及石拱桥的灰缝部位。由于裂缝是桥梁上的重大病害之一，因此不管是哪一种裂缝，只要裂缝的宽度和数量超出规范允许的范围和限度，都会导致结构恶化，影响到桥梁的承载能力和使用寿命，应该引起高度的重视，及时进行修补。混凝土的腐蚀和破坏是混凝土桥梁破坏的主要原因，受力构件的破坏也是受压区混凝土先破坏而破坏，而不是受力钢筋断裂而破坏。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，尤其在干湿交替循环状态下，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。空气中的水和雨水是一种成分很复杂的液体，再混入桥面的污物，常含有溶解的气体、矿物质和有机质等，常见的有酸性物质、氧离子、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢及其他酸性离子，以及碱金属和碱土金属离子，这些酸、碱物质超过一定限度时，会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料。1 腐蚀因素的分析 水泥混凝土的结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。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。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中去。产生碱骨料反应以及酸性物质对混凝土进行腐蚀的反应。 混凝土碱骨料反应是指来自水泥、外加剂和环境中的碱金属离子与砂石等骨料中的活性组分发生膨胀性化学反应，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，在表面上出现龟裂或地图状裂纹，直至整体性开裂，甚至破坏。这种病害称为混凝土的“癌症”。碱骨料反应少则几年，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多为高碱性，很多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排水系统，完全具备了碱骨料反应的必要条件，所以很多桥梁都发生这种现象。 沿海地带，空气中和雨水中都含有一定的氯盐成分，尤其在近海地区浓度更大。又因为在冬季为消除桥面的冰冻和积雪而广泛地应用喷洒盐水的方法，盐水通过不防水的伸缩缝流向墩台，通过不防水的桥面系渗入到混凝土的缝隙里，不光引起碱骨料反应，而且引起盐腐蚀。因为盐水进入混凝土结构中达到饱和，当外界环境非常干燥时，混凝土中的水分发生逆向流转，纯水通过孔隙向外蒸发，盐分浓度增加，又使其向混凝土内部扩散，在干湿条件下，高浓度化冰盐水产生足够高的盐结晶压，造成混凝土的膨胀破坏，比一般的碱骨料反应更为严重。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰、融化，反复进行，对混凝土的裂缝不断扩大，对结构进行慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱骨料反应和盐腐蚀的破坏作用，盐冻融更为严重。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。预制梁桥的铰缝处是受力复杂、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、冻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。这一点在旧桥改造中必须注意的。混凝土的碳化衡量混凝土结构有两个重要指标，即强度和耐久性。同一强度指标的混凝土其实际耐久性可能相差很大，过去由于设计和施工对混凝土的碳化重视不够，造成结构的耐久性差，被迫提前加固。这一问题必须引起重视。混凝土中的水泥与水发生水化反应形成水泥石是混凝土中的胶结材料。所谓混凝土的碳化，就是指水泥石中的水化产物与周围环境中的二氧化碳作用生成碳酸盐或其他物质的现象。碳化将直接影响混凝土结构物的性质及耐久性。混凝土的碳化是伴随着二氧化碳气体向混凝土内部扩散，溶解于混凝土内部孔隙中的水，形成碳酸再与各水化产物发生碳化反应的一个物理化学过程，是一个缓慢过程，取决于混凝土的密实性、水泥品种、水化物中氢氧化钙的含量等内部因素以及大气的二氧化碳的浓度、压力、混凝土的湿度等外部因素。1、不同品种的水泥对混凝土的碳化速度影响不同。一般说来矿渣水泥比普通硅酸盐水泥快，普通硅酸盐水泥比早强硅酸盐水泥碳化速度稍快。因为碳化速度是因混凝土结构中水泥的氧化钙含量有关，氧化钙含量越大，生成的氢氧化钙就越多，吸收二氧化碳的能力越强，碳化的速度就越快。2、混凝土的碳化速度与密实度有关，密实度大的碳化速度低，因为密实度大孔隙就小，进入的二氧化碳就少。加入较多的水泥，降低水灰比都可以增加密实性，掺用优质减水剂或引气剂，可以改善混凝土的和易性，减小水灰比，增强密实性，使碳化减慢。施工时如果振捣不密实，养护不合理，会造成混凝土内部毛细孔道粗大，并相互连通，进入的二氧化碳就多，碳化速度就快。 3、环境条件恶劣加速碳化速度。环境湿度对混凝土的碳化速度影响很大，在相对湿度低于25%的空气环境下，混凝土很难碳化，在空气湿度50%-75%的大气中，混凝土最容易碳化，但在相对湿度大于95%或在水中反而难于碳化，这是因为与混凝土中的透气性有关，透气性越大，越容易碳化。另外相同的湿度条件下，温度越高、风速越大，混凝土的碳化速度就越快。一座桥建成以后，影