混凝土桥梁养护措施研究

邢涛

（北京奥科瑞检测技术开发有限公司，北京 102400）

0 引言

研究混凝土桥梁施工中的病害预防与养护工作，主要目的是保护桥梁及其附属构造物，改善桥梁质量，确保其正常使用，保证使用寿命。

1 混凝土桥梁病害预防与养护概述

1.1 养护对象

根据技术状况评定，可以将混凝土桥梁分为五大类别，即一类桥、二类桥、三类桥、四类桥和五类桥，不同类别的桥梁对应了不同的技术状态，详见表1。

表1 混凝土桥梁技术状况评定表[1]

与二类桥和三类桥相比，一类桥的整体桥梁状态良好，并没有明显的病害产生，针对其采取不同的养护措施，应重点预防水的侵入问题；在所有桥梁类型中，二类桥和三类桥所占比重最大，这两类桥主要存在轻微的受力构件损伤问题，亟需把握性养护的时机，避免桥梁问题愈发严重。四类桥和五类桥已经出现非常严重的构件损坏，桥梁安全隐患较大，此时不能再进行简单的预防性养护，而需要针对问题采取矫正性养护措施，确保桥梁恢复良好的性能状态。

1.2 养护时机

桥梁养护需要把握最佳养护时机。养护时机的选择主要考虑三大要素，包括桥梁技术状况、桥梁养护成本以及桥梁养护效果[2]。桥梁的技术性能处于逐渐退化状态，如果养护不及时，一旦桥梁性能严重受损，甚至出现明显病害问题，就只能采取矫正性养护措施，养护成本高，养护技术复杂，且无法保证养护效果。因此，桥梁养护人员要定期观察桥梁运行状况，及时发现隐患，把握恰当时机进行预防性养护。另外，确定混凝土桥梁养护的时机还要考虑养护成本问题，过早养护或过晚养护都不利于高效分配资金，既影响养护成本，也不利于有效改善桥梁性能。

首先，构建桥梁劣化预测模型，详见图2，以此研究桥梁状况，识别桥梁性能，掌握桥梁状态劣化规律，根据桥梁技术退化情况选择最佳养护时机。其次，研究桥梁养护成本。如果过早开始养护，虽然有助于保障桥梁运行状况，但是频繁养护也会增加成本；如果养护太迟，桥梁整体状况欠佳，可能需要付出更多的养护成本，且效果难以保障。最后，综合考虑桥梁技术状况、养护成本以及养护效果三大要素，把握最佳养护时机，合理控制养护成本，达到预期养护效果。

图2 桥梁劣化预测模型分类图

2 钢筋混凝土部件病害预防与养护应用要点

2.1 混凝土碳化预防与养护

基于影响混凝土碳化的内在因素，混凝土碳化的发生与混凝土原材料本身有很大关系，如混凝土的密实度不足，很有可能造成混凝土碳化。因此，为了控制钢筋混凝土碳化反应的发生，建议采取以下应对措施：①筛选适宜的水泥品种。水泥品种的差异决定了混凝土的碳化速度；②合理控制水灰比。水灰比与混凝土的孔隙率、自由水含量呈正比例关系，如果孔隙较大、自由水含量较高，则混凝土内部将进入更多二氧化碳；③融入适量的掺合料和外加剂。必要情况下可以添加适量的掺合料和外加剂，将对混凝土碳化产生较大影响；④科学筛选骨料品种，合理设计级配。如果选择的骨料粒径较大，混凝土密实性欠佳，就会导致碳化反应加速；⑤在浇筑混凝土时，要做到充分振捣、规范养护，保证良好的密实性，弱化混凝土碳化反应。

当桥梁投入使用之后，根据混凝土结构件的碳化情况，有针对性地选择养护方法。如果碳化程度没有超过钢筋保护层的厚度，只需使用涂料封闭即可；如果碳化程度已经超过钢筋保护层的厚度，就要将碳化层凿除，再使用高强混凝土或高强砂浆修补；在钢筋锈蚀严重的情况下，应先除锈再修补，必要情况下还可以考虑增加钢筋。

2.2 碱集料反应预防与养护

在有水的情况下，混凝土内部碱性物质与活性集料之间发生化学反应，即为碱集料反应。混凝土碱性程度、碱活性物质数量以及混凝土含水量，三大条件决定了混凝土碱集料反应的发生。为了降低混凝土碱集料反应发生率，应提前采取以下预防措施：①配制混凝土之前要检测集料碱活性，确保处于合理范围；②将混凝土的PH值控制在正常值内；③合理控制混凝土调配比例，含水量不宜过高；④日常做好混凝土部件的防水处理，混凝土内部避免浸入水分。

2.3 氯离子侵蚀预防与养护

混凝土内部主要通过混入与渗入两种情况而产生氯离子。为了避免氯离子侵蚀现象，有必要做好预防性养护。针对不同的氯离子来源，应采取不同的养护措施。一方面，在制备混凝土阶段容易发生混入型氯离子侵蚀现象，原材料不宜采用含氯的水或海砂，且外加剂也不应含有氯化物。另一方面，在混凝土部件服役期间，容易发生渗入型氯离子侵蚀现象，应适当提高混凝土的密实度，保护结构物的表面，将氯化物的入侵通道斩断。

2.4 冻融破坏预防与养护

受到环境变化影响，混凝土中的水会出现冻结和融化问题，结合冻融破坏的发生机理采取以下预防性养护措施：①利用引气剂降低混凝土内部的孔隙率，加大孔隙间距，避免发生混凝土冻融破坏问题；②控制集料粒径，控制混凝土内部的孔隙率；③提高混凝土的密实度，避免发生冻融破坏；④考虑应用改性混凝土，提高抗冻性能[3]。

2.5 钢筋锈蚀预防与养护

钢筋锈蚀是混凝土的常见问题之一，氯离子侵蚀、混凝土碳化等都可能导致钢筋锈蚀，因此，预防性养护的重点就是避免发生钢筋锈蚀。在采取各项避免钢筋锈蚀的养护措施之后，还可以在钢筋表层喷洒阻锈剂，即使破坏了钢筋钝化膜，在阻锈剂作用下也能产生新的钝化膜，防止钢筋锈蚀。

2.6 裂缝预防与养护

发生钢筋锈蚀之后，极易导致混凝土开裂，为了避免产生裂缝，要采取相应的预防性养护措施。混凝土结构产生裂缝，往往与混凝土的温度以及收缩度有关。针对混凝土裂缝的发生机理，主要采取预防性养护措施如下：①水泥选择高强度、高标号、低水化热的型号，并将水泥用量控制在合理范围内；②骨料级配要合理，控制含泥量和含砂量；③适当使用外加剂，降低裂缝发生率；④浇筑混凝土的同时还要注意控制温度。尤其在浇筑中大体积混凝土时，如果不能合理控制温度，则容易产生裂缝；⑤如果混凝土结构裂缝控制在允许宽度范围内，可以利用环氧树脂或者水玻璃进行封闭处理；如果混凝土结构裂缝超过允许宽度范围，就应采取压力灌注环氧树脂的方法进行封闭处理[4]。

3 支座系统病害预防与养护应用要点

混凝土桥梁支座系统预防与养护措施详见图2。

图2 支座系统预防性养护措施示意图

3.1 设计阶段

设计桥梁过程中，桥梁支座形式应匹配桥梁的实际变位，合理规划结构，提高支座刚度与强度，提高桥梁承载力。

3.2 施工阶段

施工阶段加强安装支座的质量控制，包括正确的支座方向。

3.3 运营阶段

支座投入运营之后，要确保支座完整，定期做好清洁工作；经常检查支座，及时发现是否存在支座错位、脱空、垫石破裂或者变形等问题，若支座为橡胶材质，则需重点关注橡胶是否出现裂缝、外鼓、老化或钢板锈蚀等现象[5]。发现病害的存在，则采取相应的修复措施，必要时更换新的支座。

4 桥梁附属结构病害预防与养护措施

4.1 桥面养护

桥面铺装应符合相关施工规范，加强对桥面铺装质量的管控。桥梁正式运营之后，定期清扫桥面，确保桥面清洁；一旦出现雨雪等恶劣天气，应及时清除桥面积水或积雪；桥面禁止堆放杂物；如果桥面防水层遭遇破坏，需及时修复，如果损坏程度严重，需重做铺装层和防水层。

4.2 排水系统养护

针对桥梁排水系统采取预防性养护措施，主要做法如下：①桥面泄水孔和引水槽要定期检查，避免发生堵塞；及时清理垃圾和杂物，疏通水槽；②如果使用塑料泄水管，经过一段时间后容易老化；如果使用金属泄水管，则容易发生锈蚀，因此无论哪种泄水管，都要经常检查，及早发现病害隐患并采取积极的应对处理措施，如果损坏严重则需及时更换[6]。

4.3 伸缩缝养护

在桥梁中设置伸缩缝，主要作用是释放结构内力，避免由于混凝土收缩、可变荷载、温度变化或徐变作用等引起梁端位移问题。桥梁伸缩缝的作用较为复杂，再加之长期处于自然环境中，极易导致各种桥梁病害的发生。为了确保桥梁正常使用并保证使用寿命，应注重对桥梁伸缩缝病害的预防控制工作，主要采取以下措施：①设计桥梁时就要考虑桥梁结构是否合理，确保桥梁伸缩缝可控；②桥梁服役期间，经常巡查伸缩缝情况，及时清理伸缩缝内部垃圾或杂物；临近雨季之前，在伸缩缝区域做好防水处理，避免雨水将杂物冲刷至伸缩缝内部造成堵塞；③伸缩缝的橡胶条易损坏，平时要认真检查橡胶条，及时更换已经破损的橡胶条；④在伸缩缝的锚固区容易发生混凝土开裂问题，及早发现病害并采取处理措施；⑤如果伸缩缝已经失效，需及时更换。拆除原有伸缩缝时，注意不要对桥面板和配筋造成损坏[7]。

5 结语

综上所述，混凝土桥梁的病害预防与养护日益得到重视。要达到预期的养护效果，应首先明确不同桥梁的实际情况，包括桥梁类型、发生病害情况以及结构构件的养护需求等，在对桥梁养护深入了解的前提下选择科学合理的养护措施，从而保证桥梁性能。