铁路混凝土桥梁病害分析与防治

铁路混凝土桥梁病害分析与防治

0青藏铁路桥梁梁体裂缝治理方案近年来，由于环境恶化等原因，铁路混凝土桥梁病虫害的数量急剧增加，已成为桥梁维护人员的中心主题。据1998年秋检统计资料,我国全路桥梁失格率为19.39%,其中较为严重的病害包括严重裂损、严重漏水和承载能力不足等。像京九线唐庄特大桥,该桥为一曲线桥,桥头有信号机,所以加冰保温车在桥上经常停车,车上的盐水流到桥上,渗入道碴槽。因为桥上防水不够,清筛困难,造成板结,盐水就从道碴槽中直接溢出。仅仅6年的时间,就已造成梁体保护层全部脱落,钢筋严重锈蚀,致使该桥106孔全部更换,而且部分桥墩也不得不进行加固处理。京九线153#桥,为5孔-32m预应力混凝土梁,于1994年建成。桥位所处的河流为人工河,水中硫酸盐含量较高。2001年秋检发现该桥2#、3#墩身(4个)混凝土部分脱落,其中3#墩身最为严重,局部深度达70mm,状态评定II级失格。青藏铁路由于所处地区自然环境恶劣,青藏铁路的混凝土桥梁在使用初期就相继产生了不同程度的裂缝。调研结果表明,青藏铁路结构物的裂缝在各标段都有不同程度的表现。裂缝基本上以表面龟裂为主约占60%,裂缝宽度小于0.1mm,其次是微裂缝,约占30%,裂缝宽度在0.1~0.2mm之间,还有一类是宽度0.2mm以上的裂缝,约占10%,主要集中在承台表面和施工缝处。在钢筋混凝土桥梁结构中,混凝土开裂是普遍现象,不同部位、不同原因、不同宽度的裂缝,对桥梁结构的影响也是不同的,但裂缝的存在为水分和有害性介质的渗入创造了有利条件,从而加速了钢筋锈蚀及其他病害的发展。对混凝土桥梁使用中出现的裂缝病害在结构承载力没有受到影响的情况下,国内外一般都是采用注浆方法,将裂缝填满,使有害介质不易与钢筋直接接触,减缓锈蚀,从而达到提高耐久性和延长使用寿命的目的。青藏铁路所处自然环境恶劣,主要包括侵蚀性的水土环境、极端低温及昼夜温差大,骨料的碱活性问题和高强紫外线问题等,这些因素都会加速各类混凝土病害的形成和发展,严重影响混凝土结构耐久性和使用寿命。所以对裂缝进行治理,并对混凝土梁进行防护是十分必要的。结合青藏铁路桥梁梁体裂缝情况和所处环境特点,本研究提出如下修补防治方案:(1)首先对裂缝进行注浆密封处理;(2)然后喷涂涂料,以保证混凝土梁的抗侵蚀能力,保护注浆料,并保证混凝土梁的美观和防紫外老化性能。1测试1.1试验材料(1)土中混凝土的增长主要是封闭裂缝、防止有害介质的侵入,防止混凝土的进一步劣化及混凝土中钢筋的锈蚀,将开裂的混凝土胶结在一起,恢复混凝土的整体性。同时由于列车的荷载作用,混凝土中的裂缝是不稳定的,所以要求注浆材料既要有足够的拉伸强度和粘接强度,也要有足够的的低温柔性和断裂伸长率。(2)注浆材料和底漆对原料的保护作用,目的在于保护注浆的原料和起封闭作用的底漆和起封闭作用的底漆和注浆原料,对注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆对注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆施工的注浆对注浆原料和起封闭作用的底漆和注浆施工对注浆材料和起封闭作用的底漆的保护注浆原料和起封闭作用的底漆和起封闭作用的底漆和注浆原料和起封闭作用的底漆和起封闭作用的底漆的抗干主要是防止空气、水分及其他有害介质的侵入而导致混凝土劣化及混凝土中钢筋的锈蚀,同时保护注浆材料和起封闭作用的底漆。由于列车的荷载作用,混凝土中的裂缝是不稳定的,所以要求涂装材料必须有足够的延伸率,同时由于青藏铁路的低温和强紫外环境,涂装材料还必须有足够的低温柔性和足够的耐紫外老化能力。1.2测试方法1.2.1裂缝宽度、试灌方法及密度延性试验按GB/T2568—1995《树脂浇铸体拉伸性能试验方法》进行;可灌性采用在已有裂缝的混凝土构件中,用读数显微镜测试裂缝宽度,然后用浆液试灌的方法进行确定;可操作时间参照JC500—1992《聚氨酯防水涂料》进行;粘接强度按GB/T5210—1985《涂层附着力的测定法—拉开法》进行;低温柔性按JC500—1992《聚氨酯防水涂料》进行;耐温变性参照JG/T25—1999《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》进行。1.2.2温度、时间、温度和低温柔性耐紫外老化实验按GB/T14522—1993《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》中的a方法即光源为荧光紫外线灯(UV-B313nm)方法进行,光照时温度为60℃,冷凝阶段的温度为50℃,光照和冷凝的周期为4h光照、4h冷凝。采用的设备为:美国Q-Panel公司生产的加速老化仪试验机。附着力按GB/T5210—1985《涂层附着力的测定法—拉开法》进行;断裂伸长率按JC500—1992《聚氨酯防水涂料》进行;低温柔性按GB/T1731—1993《涂膜柔韧性测定法》进行;耐温变性参照JG/T25—1999《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》进行。2结果与分析2.1温度和硬度对产品的性能分别选用了3种常用的环氧注浆材料,2种水性环氧材料和3种进行了特别增韧改性的柔性环氧材料,相关试验结果见表1。试验中选用的几种注浆材料,普通环氧由于无法截取试样所以拉伸强度和伸长率无法测试,在常温下基本就没有柔性,所以无法满足青藏线的要求。水性环氧的优点是黏度极低,具有极好的可灌性,也有一定的柔性,但断裂伸长率仍偏低,低温柔性也不合格,更主要的是水性环氧固化时,因为失水会有一定的体积收缩,无法保证裂缝内的浆液饱满,所以也不宜选用。柔性环氧A、JHG柔性注浆胶和BL-GROUT灌注胶粘接强度和断裂伸长率均可满足要求,但低温柔性只有-5℃左右,综合考虑价格和拉伸性能,选用JHG柔性注浆胶。2.2不同种类的氟碳涂料耐老化性能基于混凝土桥梁及青藏铁路所处环境的特点,要求涂装材料既要有极好的耐紫外老化性能,又要有足够的低温柔性和断裂伸长率,我们研制了JHRF柔性氟碳涂料,为了便于对比,又选用了3种氟碳涂料,1种丙烯酸聚氨酯涂料和1种醇酸树脂涂料进行对比测试。结果见图1和表2。从图1可以看出,醇酸涂料经过500h人工加速老化试验后,完全失光,开始出现粉化;丙烯酸聚氨酯涂料经过1500h的人工加速老化试验后,完全失光,开始出现粉化;几种氟碳涂料人工加速老化2500h后,漆膜失光很少。氟碳涂料的耐老化性能明显优于丙烯酸聚氨酯面漆和醇酸面漆,JHRF柔性氟碳涂料、氟碳涂料A、氟碳涂料B和氟碳涂料C的耐老化性能的差异是由于不同厂家提供的产品不完全一样造成的,据厂家提供的技术资料显示,氟碳涂料A采用的氟树脂含氟量不低于22%,JHRF柔性氟碳涂料和氟碳涂料B采用的氟树脂含氟量在24%以上,这可能是造成其耐老化性能差异的主要原因。除JHRF柔性氟碳涂料和氟碳涂料C外,其他涂料无法截取合乎要求的拉伸试样,所以拉伸强度和伸长率无法测试。综合比较上面的试验数据,可以看到能够全部满足耐紫外老化性能、伸长率和低温柔性要求的涂料只有JHRF柔性氟碳涂料。3现场试验现场注浆在实验室试验研究的基础上,将JHG柔性注浆胶和JHRF柔性氟碳涂料作为配套体系在青藏铁路混凝土梁上进行现场试验,裂缝注浆过程见图2,梁体用JHRF柔性氟碳涂料涂装后状态见图2。经过2年的现场试验,修补的混凝土梁没有出现新的裂缝或其他病害,涂层完好。4混凝