11-冯乃谦-山东盐碱地区公路桥劣化破坏与防治.ppt

山东沿海钢筋混凝土公路桥的劣化破坏及其对策的研究?冯乃谦 蔡军旺 牛全林 张树河 1 劣化破坏的调查与检测 2 预防耐久性病害综合症的研究与对策 3 工程应用与检测 4 结论 1 劣化破坏的调查与检测 1.1 破坏部位与破坏特征 1.2 现场取样检测 1.3 盐害为主导的耐久性病害综合症 这些桥梁的破坏特征概括如下： 1)．破坏部分：桥墩、主梁、盖梁、桥面板、 护拦都有破坏，但边梁的破坏最严重。 2)．破坏形式： ①钢筋严重锈蚀，混凝土保护层开裂剥落。 ②混凝土成片剥落，建于1989年的某桥挑梁的面层完全剥落，粗骨料外露，钢筋也全部外露。③溶蚀破坏，文革期间建造的埕口大桥及1989年建造的胶来河大桥的桥墩，长期处于海水的干湿作用，约有10cm厚的砼已被溶蚀掉。 1.2 耐久性劣化失效的检测 1.2.1．钢筋保护层厚度的检测 1.2.2．Cl-扩散渗透深度的检测 1.2.3．混凝土强度的检测 1.2.4．碳化深度检测 1.2.5．冻融破坏 1.2.1．钢筋保护层厚度的检测 保护层厚度15～20mm不等，约有10%少 于15mm。保护层太薄，是这些钢筋混凝 土桥梁设计施工上的严重缺陷。 1.2.2．Cl-扩散渗透深度的检测 桥梁两边边梁5～20mm深度的氯化物含量大约是锈蚀界限（样品重量的0.06%）的3～5倍，而且越是潮湿处，Cl-的扩散深度及浓度越大，而靠近跨中的钢筋砼梁，由于干燥及周边边梁的遮挡。仅在表面层有少许Cl-。 1.2.3．混凝土强度的检测 原设计钢筋砼梁的砼标号为C30，采用当地32.5#普硅水泥配制。施工记录证明，混凝土强度约36MPa左右。 钻孔取样强度检查结果，约38MPa（Φ10×20cm试件）。强度太低，也是其过早劣化失效的原因之一。 1.2.4．碳化深度检测 对部分边梁检测结果，碳化深度约8～ 15mm。局部碳化深度已超过了保护层厚度。 1.2.5．冻融破坏 该地区冬季气温一般在—10℃左右，低时可达到—15℃。桥面排水管处漏水或排水不当，水流在梁板及桥墩上。在盐害及冻融双重作用下，混凝土的劣化、剥落更加严重。 1.3 检测结论 综上所述，该地区钢筋砼桥梁结构，除了盐害造成的劣化损伤和破坏之外，还有碳化、冻融、碱骨料反应等综合劣化因子作用。也就是我们常说的耐久性病害综合症。 2 预防混凝土耐久性病害综合症对策的研究 混凝土的耐久性取决于抗渗性及其组成材料和内部结构。而这方面均与水泥品种、水灰比及矿物质起细粉有关。在水泥品种和水灰比确定的前提下，矿物质超细粉的品种、质量与数量是提高砼抗渗性和耐久性的关键。 在预防砼耐久性病害综合症的研究中，我们开发了一种新型矿物质超细粉，叫MK超细粉。在砼中掺入MK超细粉，可预防砼内伤（ASR及ACR）；提高混凝土强度，降低混凝土导电量；抗硫酸盐腐蚀；提高抗碳化和抗冻融能力。 2.1 病害劣化内因的检测 （1）抑制ASR有害膨胀：采用玻璃砂浆棒法评价。MK取代水泥量15%~25%时14d膨胀率0.10%，有效抑制ASR。 （2）抑制ACR膨胀：采用小混凝土柱法评价，含20%MK超细粉的试件膨胀率仅为0.0717%。说明MK超细粉能有效抑制ACR有害膨胀。 2.2 一般劣化外力作用的检测 湿度、温度，及太阳幅射热作用，使砼产生表面劣化，收缩与开裂；以及由于碳化而产生的钢筋锈蚀，是一般劣化外力作用，砼耐久性必须考虑的劣化因子 关于裂缝宽度控制，进行了砼早期收缩、自收缩及长期干缩测试。收缩试模如下图所示。 碳化深度应离钢筋表面20mm，以保证不发生钢筋锈蚀失效。  关于砼碳化，一般都进行快速碳化试验，保证碳化深度在规定值范围内。也可按下式计算： x≦5.83C/α·t1/2+38.2 x—水灰比（%）； C—保护层厚度；α—劣化外力区别系数，室外取1.0； t—设计使用年数 2.3．特殊劣化外力作用的检测 盐害、冻害及酸性土壤、腐蚀性物质等对钢筋砼的侵蚀，属特殊劣化外力，根据结构物所处地域而定。 2.3.1 Cl—扩散、渗透的劣化作用 盐害、冻害及酸性土壤、腐蚀性物质等对钢筋砼的侵蚀，属特殊劣化外力，根据结构物所处地域而定。 按ASTMC1202标准、检测混凝土6h的导电量，1000库仑时，可以认为Cl—对该砼的渗透性非常低。因此，要根据不同W/B，不同品种超细粉的质量及其掺量，配制混凝土，检测在要求的龄期内混凝土的导电量。如果1000库仑，则认为该砼抗盐害是有效的。 检测砼导电量砼的配比 混凝土导电量检测 结果分析 在降低砼导电量方面SF最优，其次为MK超细粉。 在试验水灰比中的混凝土，以20