河南省道路養護工程技術研究中心周凱
摘要：總結出橋梁在不同環境下的病害原因，介紹並評價了國內外的處理方法。
關鍵詞：橋梁、病害、方法
一、混凝土橋梁病害的型別、產生機理、處理及檢測方法
二、橋梁結構耐久性
在 2001 年「土建結構工程的安全性與耐久性」工程科技論壇上黃士元教授指出混凝土破壞的主要因素是「南鏽北凍」。由此可見鋼筋鏽蝕和凍融迴圈是造成結構耐久性損傷的 2 大主要因素。
三、常規橋梁防腐方法
防水層有三種型別:①灑佈薄層瀝青或改性瀝青，其上撒一層砂。經碾壓形成瀝青塗膠下封層;②塗刷聚氨酷膠泥、環氧樹脂、陽離子乳化瀝青、氯丁膠乳等高分子聚合物塗膠;③鋪裝瀝青或改性瀝青卷材，以及浸漬瀝青的無紡土工布等。
目前儘管一些省市採用了防水層，但仍存在不少問題:①沒有系統的理論指導，設計、施工階段盲目性和隨意性都很大;②防水層邊角等細部構造處理不當，造成區域性防水失敗;③可供選擇的橋面專用防水材料有限，缺少規範性、權威性的材料效能指標;④施工技術人員不能完全理解設計意圖，不能按圖施工;⑤沒有現成的施工規範和質檢規程可遵循，缺少現場施工質量控制措施和檢測手段;⑥對橋面的平整度、含水量控制不嚴以及浮塵等雜物處理不徹底，發生粘結不牢固、防水膜刺破性破壞的質量隱患，影響防水效果。
使用低氣泡混凝土(低水灰比波特蘭水泥混凝土、橡膠改性混凝土、其它特種混凝土和改善混凝土配合比設計等)和增加混凝土保護層厚度可以有效的延緩鋼筋的腐蝕速度和降低混凝土劣化程度。作為一種防腐措施，在橋面鋪裝層上設定瀝青封層的同時，鋪設防水層己經取得綜合性防腐、防水效果。有些國家把同時採用環氧塗層鋼筋、粘層油、防水層的綜合性防腐措施作為新建橋梁防腐的首選的方案。
粘層油、防水層、塗層鋼筋等一系列措施都可在一定程度上起到延長混凝土構件壽命的作用，其效果取決於所採取的防腐措施的型別和施工質量。因此只能延緩鋼筋腐蝕的程序或減輕病害的程度，而不能阻止正在發生的腐蝕繼續進行。但是，陰極保護(cathodic protection cp)法已被證實可以成功的阻止和控制由於氯化物的侵入而引起的混凝土中鋼筋腐蝕的發生、發展。
另外，可以通過排除混凝土中氯離子、潮濕或氧氣的方法，阻止或延緩腐蝕的發生。利用電化學反應提取被汙染混凝土中氯離子，作為另一種養護技術，美國地方公路管理部門已經開始探索。
四、電化學表面修復與塗覆技術
最近，國外研究了用新型的電化學沉積方法修復混凝土結構裂縫與表面塗覆的技術。電化學沉積法修復鋼筋混凝土裂縫的基本原理是充分利用鋼筋混凝土特性與水環境條件，以水或海水中各類礦物化合物（或加入合適的礦物質）作為電解質溶液，並以混凝土結構中鋼筋為陰極，施加一定的弱電流，通過電化學沉積作用，在混凝土結構裂縫、表面生長，並沉積一層化合物，填充、密實混凝土的裂縫，封閉混凝土的表面，以降低混凝土的滲透性。這些無機化合物的膜層不僅提供了一種物理上的保護層，而且也有效地降低了混凝土內部的氣液介質的遷移。
五、結構防腐的耐久性
所謂耐久性,這裡指的是塗裝材料或密封劑塗刷後,可以在多長時間內對混凝土結構起到有效的保護,即塗裝材料或密封劑的使用壽命究竟有多長。耐久性與材料的種類、被保護混凝土結構所處的工作環境以及塗裝材料與被保護基層間的物理化學效能的相互作用有關。材料本身的耐久性和其抵禦化學侵蝕的能力(如抗紫外線能力,耐摩擦能力和彈性等) 一般是可以精確地確定的。
但是,為什麼有時候這類保護還會失效呢? 除了材料選擇有誤、表面清理不徹底等明顯原因外,導致保護塗層過早失效的原因往往是由於塗裝材料的物理化學效能與被保護的混凝土結構不相容造成的。
因此, 鋼筋混凝土結構腐蝕的發生、發展、主要的影響因素與影響規律、腐蝕防護對策和 irm 就成為國際上普遍關注和集中研究的問題。在苛刻的腐蝕環境中, 如何採取綜合性的腐蝕防護措施, 以保障跨海大橋、大型堤壩、海底隧道和大型海洋平台等工程結構的可靠性, 是近年來腐蝕防護技術研究開發的重點之一。
六、新型材料
1、經耐鹼處理的玻璃纖維具有較高的彈性模量 ,而且很容易與修補砂漿混合 ,另外玻璃纖維增強噴射混凝土的終飾性非常好。玻璃纖維一般用在溼噴混凝土中 ,但也可以用在幹噴混凝土中。其主要用途是用來進行混凝土結構的維修 ,包括天花板 ,牆體 ,結構墚 ,混凝土橋梁以及工業混凝土結構維修等。
另外 ,玻璃纖維增強混凝土可以進行從薄層到後達幾英吋的厚層修補。
2、聚合物纖維 ,如聚丙烯纖維等也被用在幹噴和溼噴混凝土中 ,單纖維聚丙烯纖維可以用在幹噴或溼噴混凝土中 ,但小纖維聚苯烯纖維主要用在溼噴混凝土中。聚合物纖維的最大弱點是其彈性模量較低 ,因此主要用於控制塑性開裂和在一定範圍內的乾縮開裂。其主要優點是成本較低 ,同時在鹼性的修補砂漿和混凝土中化學效能不活躍。
3、滲透型密封劑， 使用滲透型密封劑保護鋼筋混凝土橋梁不受水、化冰鹽和酸雨的侵蝕已經是常規的做法了。按照專家的觀點 ,使用憎水矽烷或齊聚物矽氧烷等滲透型密封劑可以為鋼筋混凝土橋梁提供充分而相對經濟的保護。但是像所有其他的方法一樣 ,滲透型密封劑也有它的侷限性 ,其中最值得注意的是它的保護壽命 ,一般滲透型密封劑的保護壽命為 4～6 年 ,換句話說 ,就是每隔 4～6 年需要重新塗刷一次。
這類密封劑的另乙個不足之處是它對大於 0.2mm 的裂縫無能為力。相對低廉的成本和施工的簡單是這類材料的主要優點。
另外還可以減少混凝土結構受凍融破壞的程度。
4、聚合物基成膜型塗裝材料，有很多基於聚合物和矽酸鹽水泥的防水與混凝土保護材料 ,主要指標是「可呼吸能力」和抗二氧化碳的滲透能力。在某些混凝土維修專案中 ,如橋梁結構和冷卻塔等 ,通過減少水和二氧化碳的滲入 ,處於碳化或氯離子汙染環境下的鋼筋鏽蝕過程只能被減緩 ,不可能被停止。從長遠角度看 ,結構往往會形成一些微小的裂縫 ,因此需要用有一定彈性的塗裝材料來橋聯新產生的裂縫 ,以阻止水和二氧化碳通過縫隙侵入結構內部。
混凝土結構維修後 ,一般應用柔性水泥類塗裝材料對結構進行保護。預應力或後張法鋼筋混凝土預製件出現裂縫的機會較少 ,因此 ,也可以選用一些彈性較差的聚合物塗裝材料。
5、聚合物改性水泥基成膜型塗裝材料，在保護鋼筋混凝土橋梁方面 ,聚合物改性水泥基材料表現出卓越的效能 ,它們具有良好的呼吸效能、與混凝土基層的相容性良好、耐久性和耐摩擦性優異 ,同時成本不高 ,所有這些使得這類材料成為混凝土保護的首選材料。
6、柔性、化學交聯、單組分丙烯酸塗裝材料， 經化學交聯處理的單組分水基彈性塗料具有很好的低溫柔韌性和抵抗永久形變的能力 ,這一特性對於封閉移動裂縫非常重要 ,因為這類材料的永久形變隨著屈張迴圈而增加 ,逐漸導致材料老化、變脆和開裂。經化學交聯處理的彈性丙烯酸塗裝材料具有良好的形變恢復能力 ,因此可以為基層的可移動裂縫提供更好和更加可靠的保護與防水效果。這類材料常用於混凝土結構防水和防碳化反應。
在維修過程中 ,徹底清除鏽蝕鋼筋周圍的混凝土是一件十分困難的工作 ,例如後張法箱型墚 ,如果將鏽蝕鋼筋周圍的混凝土全部清除將對結構造成嚴重的破壞。在這種情況下 ,僅將鬆動的混凝土清除 ,然後在鏽蝕鋼筋上塗刷水泥基阻鏽劑 ,再用薄層修補水泥進行修補 ,最後用化學交聯塗裝材料進行塗裝保護 ,就可以大大減慢鏽蝕速度 ,達到修補保護的目的。
由於相對於被修補並作阻鏽處理的這一端(陰極) ,沒有被修補的另一端就變成了陽極 ,因此鏽蝕會在陽極端開始發生。同樣 ,在修補時並沒有開裂和鏽蝕的部分在以後也會逐漸發生鏽蝕開裂等病害 ,並逐漸影響到已經修補過的部分。而化學交聯彈性塗裝材料可以封閉這些「後來發生」的裂縫 ,為混凝土結構提供乙個乾燥、沒有鹽和二氧化碳等有害化學成分侵蝕的環境 ,從而大大降低病害發生和發展的速度。
7、鋼筋混凝土常用的阻鏽劑是亞硝酸鈣或氟基磷酸鹽, 美國不久前研製出一種稱為自動接觸(m c i)型的阻鏽劑, 將它新增到混凝土的混合料中, 阻鏽劑將能自動遷移穿過混凝土(1 周的遷移深度達 7. 5 cm)而吸附到鋼筋上, 在其表面置換氯離子並形成緻密而薄(2～ 10 nm) 的保護層, 可抑制結構中氯化物與鋼筋的化學反應而引發的腐蝕, 提高構築物的耐久性。實驗表明, 用m c i 混合製作的混凝土, 因鋼筋的腐蝕電流降低 3 4, 其耐久性可比聚合物浸漬的混凝土延長近 1 倍。
阻鏽劑的用量很少, 1 m2混凝土只須配 0. 62～ 1. 21 的溶劑原液[13, 14 ]。
這種阻鏽劑也可作表面處理劑或注入混凝土構築物中起緩蝕作用(既有陰極保護的作用, 又有陽極保護的作用。
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