4第四章 桥梁结构表层缺陷的维修

第一节 概述

一、桥梁结构的表层缺陷的形式

混凝土桥梁结构，往往由于设计考虑不周、施工不当、养护管理不善以及混凝土本身老化等方面的因素，致使结构产生缺陷。

在混凝土桥梁结构所发生的各种缺陷中，根据其结构类型、构造形式、使用条件、缺陷发生部位和形式的不同，一般可分为表层缺陷和内部缺陷两类。

表层缺陷主要有：蜂窝，麻面、露筋、孔洞、层隙、磨损、表面腐蚀、老化、剥落、表面裂缝、掉角、模板走样、接缝不平、构件变形等。

内部隐蔽缺陷主要有：混凝土的强度标号、抗渗标号、抗冻标号不足，内部空洞和蜂窝，钢筋的型号、数量、位置不对，焊接质量不良，混凝土保护层不足，钢筋的锈蚀等。混凝土表层或内部存在的蜂窝、孔洞和层隙等缺陷往往是由于施工不当所造成。层隙则是指混凝土中处理不当的施工缝、温度缓和收缩缝以及混凝土内因外来杂物而造成的偶然性夹层。

混凝土表层磨损、腐蚀、老化剥落等，则是构件在使用中所出现的缺陷。表层磨损是指构件在外界作用下骨料和砂浆的磨损脱落现象；腐蚀老化是指混凝上表面或整体上出现的因物理、化学性质变化而形成的损坏现象；剥落则是指混凝土表面的砂浆脱落、粗骨料外露的现象，如果严重时则形成骨料及包着骨料的砂浆脱落。

砖石桥梁结构是一种耐久性的结构物，但在不利的工作条件下，材料也会以不同的速度破坏，如砖石砌体经常处于潮湿状态，并遭受多次冻融后，其破坏一般由表面开始，表现在抹灰层、砌缝脱落，砌体表面麻面、起皮、起鼓、粉化、剥落等。材料损坏逐渐向内发展，粉化和剥落的深度不断增加，可造成内部材料购变质、酥化，使强度降低。

砖石桥梁砌体由于构件受力不均，如基础的不均匀沉降，受热的不均匀等方面的影响，还会产生各种程度的裂缝。 二、桥梁结构的表层缺陷的危害

混凝土桥梁结构的表层缺陷虽不会引起塌桥等重大事故，但这并不意味着表层缺陷没有任何危害。对于混凝土结构，由于缺陷受外界各种因素的影响，加上常年累月地发生变化，往往会有扩大的危险性。例如，由于表层损坏．会使保护层减薄或钢筋外露，导致词筋锈蚀，严重时就会削弱结构的强度和刚度，使建筑物遭到破坏。有些表层损坏还会向构件内部发展，造成混凝土强度降低．危及结构的安全使用，从而缩短桥梁结构的使用寿命。

对于结构的表层缺陷应及时维修，以防表层损坏的进一步扩大，避免发生更严重的破坏。

结构内部缺陷的危害性更大，如混凝土强度不足，钢筋配置不符合设计要求，内部产生空洞等，都会直接危及结构的安全使用，严重的会造成结构的直接破坏。因此，

89

对于这类缺陷，查清后就必须及时加以处理，或者进行修补加固，或者报废重新浇筑。 除耐久性遭到破坏、产生裂缝外，由于砌体砌筑质量不佳或外界因素(如下雨下雪，河流高速水流冲刷等)影响，砌缝也会脱落，砌体局部会损坏。同时，在自然界各种破坏因素的长年综合作用下，砖石砌体还会产生风化损坏。

砖石圬工遭到各种情况的损坏后，对于保证桥梁结构的安全和使用寿命，将会产生大小不同的影响。为此，必须采取多种维护修理措施对其加以维修。

第二节 砖石桥梁结构的表层损坏及维修

一、砖石桥梁结构表层损坏的维修方法

砖石桥梁结构表层损坏的维修，一般是指在桥梁结构强度和稳定性尚能满足安全要求的情况下，根据使用要求、美观要求和耐久性要求而进行的修理工作。常用的维修方法有勾缝、抹浆、喷浆、局部修补等。其余分述如下。

1．勾缝修补 砖石砌体由于气候的影响、雨水的侵蚀以及砌缝材料质量欠佳或施工不良，最易造成砌缝砂浆的松散、脱落，这就需要更新进行勾缝修补。勾缝时，可用手凿或风动凿子凿去已破损的灰缝，深3～5cm，用压力水彻底冲洗干净，然后用10号水泥砂浆重新勾缝。勾缝前用抹子把砂浆填人缝内，然后再用勾缝器压紧，切去毛边使其密实。勾缝最好做成凹形缝，因为凹形缝耐久性好，不易风化。片石砌筑物则可用平缝。

桥台和护披接触处一般常会出现离缝。如用砂浆勾缝不久又会裂开，故可用经过沥青的麻筋填塞，以防止雨水浸入。

2．抹浆或喷浆整治砖石表面风化 防石砌体表面风化、剥落、蜂窝、麻面可抹喷一层10号砂浆防护。抹喷的方法与前边混凝土表层损坏修补时一样，有手工抹浆和压力喷浆两种方法。

手工抹浆前，应将风化、剥落的表层彻底凿除，将露出的完好表面凿毛，用水冲洗于净并保持湿润，然后分层抹浆。每层厚度为10～15mm，总厚度一般为20～30mm。下层砂浆应为毛面，使其与次面连接紧密。砖墩易风化，特别是在我国南方气候潮湿地区，抹面不能耐久，故应视情况逐步进行改造。

压力喷浆适用于面积较大的抹面工程，做法与前述混凝土结构表层损坏的喷浆修补法相同。

3．表面局部修补 当砌石砌体表面局部损伤，脱落不太严重时，可以将破损部分消除，凿毛洗净，然后用10号水泥砂浆分层填补至需要厚度，并将表面抹平。

当损坏深度和范围较大时，可在新旧结构结合处设置牵钉，必要时挂钢筋网，立好模板浇筑混凝土，其做法是： 1）．清除已破损部分，并洗净灰尘。边缘也应修凿整齐，凿深不少于3～5cm。 2）．埋没牵钉，其直径为16～25mm，随破损深度而选用。牵钉问距在纵横方向均不得大于50cm，其方法为打眼，冲洗孔眼，孔内灌注满水泥砂浆，插入牵钉。 3）．放置钢筋网，在固定牵钉的砂浆凝固后进行钢筋网内串钉锚定。钢筋网一般用直径12mm的钢筋构成，网孔为20 ×20cm。

90

4)．按墩台或其他损坏构件轮廓线立模，并进行支撑。

5)．浇筑混凝土。如有喷射混凝土设备时，也可采用喷射混凝土的方法进行修补。 4.镶面石的修理 镶面石破损时可以个别更换或采用预制混凝土块代管。如镶面石仅松动而没有破碎，可先将共用围的灰缝凿去，然后取下镶面石，将内部失效灰浆全部铲除，用水冲洗干净，再用10号砂浆填实，安上镶面石，并在其周围垫半干硬性砂浆。

第三节 混凝土桥梁结构的缺陷检查分析与修补

一、混凝土桥梁结构缺陷的原因分析

表层缺陷的产生原因 引起混凝土桥梁结构表层缺陷的原因是多方面的，除了设计、施工(包括混凝土混合料配比、操作等)可能产生的缺陷外，还有使用不当以及养护维修不善等所形成的缺陷。对于表层裂缝及其维修方法将在第五拿中叙述，现将常见的各种表层缺陷的产生原因列于表4—1。

内部缺陷产生的原因 混凝土桥梁结构内部出现缺陷多数是出于设计、施工不当(钢筋过密，骨料过粗，震捣不实等等)或营运使用中各种外部因素所造成的。设计不当还包括结构不合理、计算上出现差错以及图纸不完善等几个方面，由此而造成结构强度不足，稳定性不好，刚度不足。施工不当则主要是指施工质量不好，施工中使用材料的规格与性能不符合要求，操作违反规程等。营运使用中的外部因素主要是指交通流量的增加，运载重量的增大，地震、洪水、泥石波等自然灾害的影响，以及海水、污水的侵蚀作用。

为保证结构具有足够的承载能力，延长其使用寿命，结构不出现的各种缺陷进行及时的维修。

二、表层缺陷的检查分析

表层缺陷的检查 当发现混凝土桥梁结构表层产生缺陷应对缺陷进行仔细的调查研究，进一步检查、观测其发展变以便区别情况，采取相应的处理措施。在实施修补前，应对要进行修补的结构物缺陷作实地踏勘内容包括构造物的材料采样或原始资料的收集。同时，还要对缺陷形成的原因、现状、发展趋势等进行周密的调查研究，以确定缺陷的程度和性质。

了解量测构件的形状、施工截面、周围环境、影响因素及其特殊要求等，做好施工前的资料汇集、整理工作。 1．分析缺陷应收集下列资料，

(1)缺陷部位、位置、型式、走向、深度、宽度（或面积）及产生时间。 (2)构件施工日期，施工记录，原材料组成、物理力学性能等。 (3)使用情况，包括交通流量，养护措施、维修方法等。

(4)在特殊情况下，耍弄清楚附近厂矿单位的工业废水与废气对环境的污染情况。 2．根据结构受力状况、缺陷产生原因与发展趋势来分析缺陷对结构影响的严重程度。缺陷的存在可能使结构功能受到一定程度的损失和削弱，且在继续发展；或者对结构功能暂时无多大影响、但影响外观；或介于上述二者之间。属于哪种情况必须经

91

过分析确定。

3．修补方案的确定，应在分析比较的基础上，慎重选择。方案一经确定，应认真做好各项有关的准备工作，并做好修补施工计划。 三、表层损坏混凝土的清除

不管采用何种材料、何种方法对缺陷进行修补，都必须尽可能地把已损坏的混凝土除掉，宜到露出完好的混凝土，并扩展到为除去钢筋上的铁锈所需要的范围。清除损坏混凝土的方法有：

1．人工凿除法 对于浅层或面积较小的损坏，一般可采用手工工具(如尖嘴铁鎯头或平口扁铁鎯头或凿子加鎯头等)凿除的方法。

2．气动工具凿除法 对于损坏面积较大旦有一定深度的缺陷(如内部蜂窝、空洞缺陷)，一般可采用气动工具(如风镐等)凿除。气动工具凿除后，对个别部位尚不能满足要求的，再用手工工具补凿，直到满足要求为止。

3．高速射水清除法 对于浅层且面积较大的缺陷。可用高速水流冲射法除去混凝土损坏部分。

高速射水是使用高压泵冲水清除混凝土破损处和钢筋上的铁锈。在经过清除的钢筋上很快会形成一层极薄的氧化铁薄膜，经验表明，这层薄膜不仅不会造成伤害，而且有助于保护钢筋。

高速喷射水流可以全部或几乎全部地冲击有缺陷的混凝土、钢筋上的锈蚀以及表面上微量的侵蚀性化学物。与上述两种方法相比较，射水法没有振动、噪声和灰尘。同时，清除工作完成后，混凝土表面干净湿润，这是接着做混凝土或砂浆修补层时获得良好粘结效果的最有利条件。 四、表层缺陷修补的常用材料

为使混凝土桥梁结构在修补后能够坚固耐久，用于修补的材料范围是有限的。应用最多的材料是与原结构相同的水泥混凝土和水泥砂浆，其水泥和骨料的品种则应力求与原来混凝土的材料品种相同。

若结构的损坏部分没有修补好，在大多数情况下都是由于新旧混凝土之间粘结效果差。而两者之间所产生的粘结力，则直接与底层混凝土是否经过妥善处理以及修补材料的粘结性能有关。

因此，近来对粘结剂的发展很重视。混凝土胶粘剂、环氧树脂高分子粘结材料等这些粘结性能良好的材料，己广泛应用于公路桥梁结构损坏的修补工程中。

1．混凝土材料 可采用与原来级配相同的混凝上，也可采用比原标号混凝土高一级的细石混凝土。一般说来，修补用的混凝土的技术指标不得低于原混凝土，所用水泥不得低于原混凝土的水泥标号，一般采用325号以上的普通硅酸盐水泥为宜，水灰比应尽量选用较小值，并通过试验确定。为了提高修补混凝土的和易性，亦可加入适量的减水剂。

2．水泥砂浆材料 最好采用与原混凝土同品种的新鲜水泥拌制的水泥砂浆。砂浆的配合比一般要通过试验求得。水泥砂浆的修补，可用人工涂抹填压的方法，也可用喷浆修 补的方法。

3．混凝土胶粘剂 这是一种近年来研究成功的混凝土胶结材料。该材料可根据不同要求排制成净浆、砂浆及混凝土几种形式，并分别采用表面封涂、灌浆、粘结、浇筑

92

等方法对缺陷进打修补。

4．环氧树脂类有机粘结材料 环氧树脂类材料用于混凝土结构表层缺陷修补的有环氧胶液、环氧砂浆、环氧混凝土等。由于环氧材料的价格比其他材料昂贵，施工工艺较为复杂，因此，只有在修补质量要求较高的部位，或当其他材料无法满足要求时，才考虑使用。

环氧类材料的主剂是环氧树脂。环氧树脂是一种线型高分子化合物，是大多数塑料的基本成分，通常是呈黄色至青铜色的粘液体或固体。常用的环氧树脂牌号及主要性能见表4—7。

环氧树脂必须加入硬化剂，经室温放置或加热处理后才能成为不溶的固体，常用的硬化剂如表4—5所不。

环氧树脂如仅加入硬化剂，硬化后脆性较大，因此要加入增塑剂以提高韧性和抗冲击强度。常用的增塑剂如表，4—6所示。

用环氧树脂配制粘结剂，为了降低树脂的粘度，提高树脂的渗透力并延长使用时间，还须加入稀释剂。最常用的稀释剂有690只活性溶剂(环氧丙烷苯基醚)、甲苯、丙酮和无水乙醇。为降低环氧树脂粘结材料的膨胀系数、收缩率和放热温度，增大其导热率，提高其粘结力、硬度和冲击性等，在粘结料中须加入填充料。常用的填充料有石英粉、水泥、石棉纤维等。此外，根据需要还可渗入洁净、干燥的砂和石子。 常用的各种环氧树脂高分于粘结材料的配方及适用范围列于表4—7中。

另外，用乙二胺及间苯二胺作为硬比剂配制环氧砂浆的配料程序分别参见图4—1和图4—2。

第四节 混凝土桥梁结构表层修补的常用方法

一、采用混凝土的修补法

对于混凝土桥梁结构中出现的蜂窝、空洞以及较大范围的破损等缺陷，一般可采用新鲜混凝土进行修补。用于修补的混凝土，要级配良好，并须特别注意保证具有良好的和易性，以减少捣实工作的困难。

为了浇筑工作的顺利进行，应把构件中的蜂窝或空洞缺陷部分尽可能凿除。同时，还要对混凝土修补部位进行凿毛处理，并使老混凝土表面保持湿润、清洁、不沾尘土。为了保证新老混凝土之间能良好的粘结，最好的办法是，在完成上面工作后，马上在钢筋和其周围的混凝土上涂抹一层水泥浆液或其他胶粘剂，如1：0。4的铝粉水泥浆液、1：1的铝粉砂浆、环氧胶液等。浆液应仔细地刷进混凝土内并均匀地刷到钢筋上。刷浆的目的是在钢筋周围造成一种强碱性环境，以增强老混凝土与新混凝土之间的粘结。同时，在这些浆液涂抹后尚未凝固时，即可立即浇筑上新的混凝土。

混凝土的修补法一般有直接浇筑、喷射及压浆(预填粗骨料，然后灌入水泥砂浆)等几种方法。面积较大的修补工作，混凝土浇筑前还应立上模板，以保证修补的外观质量。同时，在混凝土浇筑以后应注意尽可能地捣实。图4—3为混凝土构件中产生蜂窝的修补示意。 ’

当混凝土修补完成后，对新老工程之间周边的接缝，应在尽可能晚的时候加以封闭。在新老混凝土接缝表面各15cm宽的范围内必须用钢丝刷将所有软弱的浮浆除去，

93

而后再刷净尘土，涂抹两层封闭浆液。浆液可以是环氧树脂浆液，也可以是前面所讲的铝粉水泥浆液。涂抹时，涂第二层的方向应与第一层相垂直。

修补全部工作结束后，对修补部分还要加强养护，养护的方法与通常混凝土的养护方法相同。

二、采用水泥砂浆的修补法

1．水泥砂浆人工涂抹法 对于小面积的缺陷，特别是当损坏深度较浅时，采用水泥砂浆涂抹修补常常是一种实际的和令人满意的解决方法。该法的修补工艺也较简单，先做好准备工作，准备工作的内容如前节所述。准备工作做好后，即可将拌和好的砂浆用铁抹抹到修补部位，反复压光后，按普通混凝土要求进行养护。当修补部位深度较大肘，可在水泥砂浆小掺人适量的砾料，以增强砂浆强度和减少砂浆干缩。

用砂浆修补时必须特别注意加强压实这道工序。因为只有用抹于施加较大的压力，才能使砂浆经过养护硬化和干燥后不致出现凹陷。在这类修补工作中是不允许有凹陷发生的。

一般情况下，在修补工作完成后一个月左右，常会发现在新补上的砂浆四周产生细发丝裂缝。这是一些收缩裂缝，如不采取措施加以封闭，水分和空气又会侵入到构件内部去，经过一段时间，也许几年以后，这些裂缝将惭趋加宽，水份就会进一步获得通至钢筋的途径，锈蚀和散裂必将重新发生。为此，谨慎的做法是在新补上的区域周围再涂上两层如前所述的环氧树脂胶液或铝粉水泥浆液、或其他胶粘剂。 三、采用喷浆修补法

喷浆修补法是指将水泥、砂和水的混合料，经高压通过喷嘴喷射到修补部位的一种修补方法。此法主要适用于重要混凝土结构物或大面积的混凝土表面缺陷和破损的修补。喷浆用于混凝土修补工程具有下列特点：

1) 可以采用较小的水灰比，较多的水泥，从而就得较高的强度和密实度 2) 喷射的砂浆层与受喷面之间，具有较高的粘结强度，耐久性好

3) 工艺简单，工效较高；

4) 材料消耗较多，当喷浆层较薄或不均匀时，干缩率大，容易发生裂缝。

为了保证喷浆层能与受喷面的老混凝土面粘结牢固，达到预期的修补效果，喷浆前应做好以下燃备工作： 1) 对老混凝土进行凿毛处理，并将表面清理干净。同时，凿毛面应有一定的深度，但凹凸过大时，则使表面各处在喷浆时所经受的压力不均匀，会影响其与老混凝土的粘结；

2) 当修补要求挂网时，在施工前应进行钢筋网的制作和安装并将其位置固定； 3) 在喷浆前一小时，应对受喷面进行洒水处理，使之保持湿润状态，但又无水珠存在，以保证喷浆与原混凝土的良好结合；

4) 当被喷面有渗水时，应先行处理使之阴干，以保证粘结良好。

用于混凝土公路桥梁结构表层缺陷修补的喷浆法，一般是干料法。 喷浆作业

1)喷料供应要求 喷浆前应准备允足的砂和水泥。将砂子和水泥均匀拌和后，保存在不受风吹日晒之处，并及时使用，以免砂中的水分和水泥起水化作用而结成硬块。 2)输料软管设置 软管长度一般可连接成25—70m。最大升高不宜超过10M。为了

94

出料均匀和操作安全，不宜采用短于15m的软管。

3)气压和水压的选择 喷浆工作压力应控制在0.25～0.40 MPa的范围内，一般可根据输料软管的长度和上升高度而调整，可参见表4—8。

4)喷头操作 喷抢头与受喷面之间应保持适当的距离，距离过大或过小都会增加回弹量。距离的大小可视压力而定，一般要求为80～120cm。喷头对受喷面的方向，一般也应垂直，以使喷射物集中，减少回弹物，增强钻结力。

5)喷层厚度控制 为避免砂浆流淌或因自重而堕落等现象发生，当喷射层要求较厚时，一般须分层喷射。喷射层每层厚度为确保每个喷射层之间的粘结，在第一层没有完全凝固时即可开始第二层的喷射。同时，在各层喷射前，最好将前一层洒水润湿。当气温在5℃以上时，每层间歇时间以2～3小时为好。

6)喷射层的养护 喷射后的养护，对于厚度很薄的于硬性砂浆喷射层，使其处于通风干燥条件下是十分重要的。否则易于产生收缩裂缝，影响修补质量。第一次洒水养护，一般成在喷射后1～2小时后进行，以后洒水养护，应以保持表面湿润为度，养护期为1～2周。

四、采用混凝土粘结剂的修补法

1．对混凝土桥梁结构表而的风化、剥落露筋及小面积的破损，一般可采用混凝土胶粘剂表面封涂的方法进行修补。

1).人工表面封涂施工工艺 人工表面封涂修补的施工工艺，如图4—5所示。 2).人工封涂注意事项 人工封涂法修补时，应由低向高，由内向外填抹，并保证在封涂缺陷的周围有2cm粘附面，封涂层的厚度一般不小于2.5cm为宜。

2. 混凝土结构破坏较大且深入构造内一定深度时，可采用混凝土胶钻剂浇筑涂层的方法加以修补。

1．浇筑操作步骤 混凝土胶粘剂浇筑修补的操作步骤参见框图4—6所示。 2．操作注意事项

(1)施工操作时，应避免荷载或重力震动等干扰，当实施有困难时，应尽量减少影响，如半开放交通等。主梁及其他重要部位的修补，须使修补部位强度达到原结构强度的100％时，方可承受荷载、震动等。有支模的，其拆模时间亦应满足本条强度要求。 (2)修补部位，其早期、中期都应避免高温(＞60℃)影响，更不能与火接近。 (3)雨季施工应采取遮盖措施，避免表面起砂，影响修缮质量。

(4)除上述要求外，要注意所采用的混凝土胶贴剂的种类及其固有特性与使用要求，以确保操作质量。

五、采用环氧树脂材料的修补法

环氧树脂材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并可与混凝土等材料牢固地粘结，是一种较好的修补材料。由于环氧材料价格较贵，且工艺操作要求较高，因此，通常只有在特别需要的情况下才使用。 1．修补表面处理的一般技术要求。

1）混凝土表面要求作到无水湿、无油渍、无灰尘及其他污物，无软弱带。对混凝土面加以凿毛，保持平整、干燥、坚固。

2）混轻土表面处理可用人工凿石，然后用高压水或压缩空气吹洗或采用风砂抢喷砂除净的方法。

95

2．修补施工工艺要求 对于涂抹环氧树脂基液

1)为使老混凝土表面能充分被环氧树脂浆液所湿润，保持良好的粘结力，在涂抹环氧砂浆或浇灌环氧混凝土时，应先在表面涂—层环氧基液。

2)涂刷时，应力求薄而均匀，钢筋和凹凸不平等难于徐刷的部位，须特别注意，反复多刷几次。涂刷基液厚度，应不超过1.0 mm。

3)涂刷方式，可用毛刷人工涂布，也可用喷枪喷射。为便于涂匀，还可在基液中加入少量丙酮(3～5％)。

4)已涂刷基液的表面，应注意保护，严防杂物、灰尘落人其上。

5)涂刷基液后，须间隔一定时间，使基液中的气泡清除后，再涂抹环氧砂浆或浇筑环氧混凝土。时间间隔一般为30～60分钟。 对于涂抹环氧砂浆

1)平面涂抹时应摊铺均匀，每层厚度不宜超过1.0～1.5cm，底层厚度应在0.5～1.0cm，并用铁抹子反复压抹，使表面翻出浆液，如有气泡必须刺破压紧。

2)斜、立面涂抹时，由于砂浆流淌，应用铁抹于不断的压抹，并适当增加砂浆内的填料，使环氧砂浆稠度增大。厚度以0.5～1.0cm为宜，如过厚应分层涂抹，超过4cm时最好立模浇筑。

3)顶面涂抹时极易往下脱落，在涂刷底层基液时，可使用粘度较大的基液，并力求均匀。环氧砂浆涂层的厚度以0.5cm为宜。

环氧混凝土浇筑的工艺要求与普通混凝土基本相同，铺筑时应注意防止扰动己涂刷的环氧基液。平面浇筑时须充分插捣，再用铁抹反复压抹；侧面及项面浇筑时均须架立模板，并插捣密实。 环氧材料的养护

1）却氧砂浆的养护与水泥砂浆不同，最重要的是控制温度，夏季工作面向阳的，应设凉棚，避免阳光直按照射。冬季温度太低，应加温保暖。一般养护温度以20℃±5℃为宜，养护温差不宜超过5℃。

2)养护时间，在夏季一般2天即可；冬季则须7天以上。 3)养护期的前3天，不应有水浸泡或其它冲击。 3．修补施工注意事项

1）环氧材料每次的配制数量，应报据施工能力来确定，一股不宜超过1～2kg，并要求尽可能做到随用随配。

2）已拌制好的环氧材料，必须分散堆放。切勿成桶或堆置，以免提前固化。配料时所用的器皿宜广口浅底，易于散热，并不断搅拌。

3)冬、夏季节，日温变化较大，涂抹、浇筑和养护环氧材料时，必须进行严格的温度控制，以防止温度变化时对环氧材料的施工质量产生不良影响。

4）环氧材料各组合成分，大都易于挥发，因此施工过场必须通风，避免有害气体对人体的不良影响。同时要严格注意防火和劳动保护。

5）施工用具用后可用丙酮、甲苯、二甲苯等溶剂清洗。若环氧材料已结硬在工具上，可加热刮掉，但不能燃烧，以防产生有毒烟气，危害人体健康。

6）在施工过程中，不允许将用过的器具以及残液等抛弃或投入河中，以防水质污

96

染和发生中毒事故。

第五节 桥梁结构钢筋的锈蚀与防治

一、桥梁结构钢筋锈蚀的原因及影响

(一)钢筋产生锈蚀的原因 在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的强碱介质里(PH值在12～14之间)。钢筋在这种介质中，表面会形成钝化膜，可以抑制钢筋的腐蚀过程。因此，在一般情况下，钢筋受到周围混凝土的保护，并不产生锈蚀。但如果混凝土密实性不足，或保护层太薄以至遭到破坏，或混凝土施工时掺入过限量的外加剂(如食盐、氯化钙等)，再加上一定外界条件的作用，钢筋周围钝化膜将遭到局部破坏而发生锈蚀。

1．钢筋锈蚀的机理 钢筋在水、氧具备的条件下，会产生下列电化学反应。 在阳极，铁释放电子e：Fe—＞Fe＋＋＋2e；

在阴极，水中的溶解氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子0H－： O2＋2H2O＋4e——＞10H－

电子由阳极不断流向阴极，产生腐蚀电流，在钢筋表面生成氢氧化亚铁薄膜，并与水、氧结合，生成氢氧化铁，即铁锈： 2Fe十2H2O＋O2——＞2Fe(OH)2

2Fe(OH)2＋H2O＋1/2O2——＞2Fe（OH）3

2．导致钢筋锈蚀的主要成因 混凝土密实性不足和保护层太薄或遭到破坏，是导致钢筋锈蚀的主要原因。通常，在密实而完好的混凝土中，只有当空气相对湿度接近80％；或者在干湿交替的情况下(所处的干湿时间之比正好使混凝土达到特定的潮湿状态时)，才会发现钢筋生锈。但当混凝土密实性不足，即混凝土的孔隙率越高，组织不均匀时，则空气中的二氧化碳(C02)容易渗入混凝土内部而引起中性化(亦称碳化)，使混凝土碱性降低，减弱对钢筋的保护作用，从而导致钢筋的锈蚀。

当钢筋有足够厚度的保护层时，钢筋受到保护而不易生锈。然而，当保护层太薄时，在使用期间里，混凝土的碳化深度很容易达到钢筋的范围。同样使钢筋周围失去碱性，钝化膜局部破坏。当混凝土处于一定的潮湿状态时，钢筋就易于受到锈蚀。 保护层破坏而引起钢筋锈蚀，则是比较常见的。钢筋混凝上构件在施工或使用过程中，往往会出现各种表层缺陷，如前所述的蜂窝、掉角、剥离露筋、裂缝等。由于这些缺陷，往往使钢筋直接暴露在外界条件之下而发生锈蚀。在露天、潮湿环境和干湿交替等条件下，失去保护的钢筋的锈蚀速度更快。

由此可见，钢筋生锈的主要原因是混凝土的密实性不够和钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。

3．钢筋锈蚀的其它原因 海洋环境、大气中的酸性气体以及潮湿环境等，都是促使钢筋锈蚀的客观原因。处于海洋环境中的钢筋混凝土结构物，其水上部位尤其是经常受浪花溅湿的地方，由于海水的溅湿或吸收大气小含有盐分的水气，在水分蒸发后，使盐分不断积聚，提高了混凝土的导电性质和钢筋周围氯离子的浓度，引起钢筋钝化膜的破坏，加快了钢筋的锈蚀，使钢筋更容易生锈。

若工业区的大气中存有酸性气体，诸如二氧化硫、氯化氢、氯气等，同样能被混凝

97

土吸收而与氢氧化钙相结合，从而使很凝土的碱性下降。混凝土一旦失去了天赋的碱性，则对钢筋不再起钝化作用。当混凝土处于一定的潮湿环境时，钢筋便发生锈蚀。 4．结构产生裂缝，加速钢筋锈蚀 钢筋混凝土桥梁构件产生裂缝将会加速钢筋锈蚀的进程。处于水、氧、二氧化碳或氯离子等环境介质的混凝土，一旦出现裂缝而且宽度超过一定的界限时，这些介质就会通过裂缝顺畅地达到裂缝处的钢筋表面。如果二氧化碳侵入，将使钢筋周围的混凝土碳化，碱性降低，使钢筋失去碱性保护。如果氯离子侵入并达到一定浓度后，将引起钢筋钝化膜的破坏。在水、氧具备的条件下，都会引起钢筋锈蚀。可见，裂缝对钢筋锈蚀起着促进的作用。

(二)钢筋锈蚀对结构产生的影响 钢筋锈蚀对混凝土桥梁结构强度的影响很大，主要表现在： 1．钢筋锈蚀而引起体积膨胀(约为原来的2.5倍)，从而使混凝土产生剥离、开裂，破坏了混凝土的受力性能，降低了材料的耐久性能，影响桥梁的使用寿命。

2．削弱钢筋的受力断面。特别是高强钢丝的表面积大而断面小，锈蚀对受力的危害甚大。

3．铁锈层及其引起的混凝土裂缝(主要是沿钢筋纵向的裂缝)，削弱了钢筋(抗拉、抗剪)和混凝土(抗压)的共同作用。

因此，钢筋锈蚀将使桥梁遭到严重破坏。根据有关资料记载，美国华盛顿的一座海面浮桥仅建造四年，即因钢筋严重锈蚀而破坏。南斯拉夫的一座七跨预应力混凝土桥梁，因采用钢丝束而在尚未作喷射混凝土保护层之前，仅经五、六个月，钢丝即自行拉断。在巴西也有过桥梁中钢筋氢脆破坏(硫化氢腐蚀)的实例。

世界各国关于钢筋混凝土桥梁耐久性的规定标准 为使钢筋不致生锈，从而提高桥梁结构的耐久性，世界各国对钢筋混轻土桥梁结构，在使用材料、施工技术、设计标准上都有一定的规定要求。

三、桥梁结构钢筋锈蚀的维修与实例

(一)结构钢筋锈蚀的维修方法 混凝土桥梁结构钢筋锈蚀的维修方法和步骤有； 1．凿除松脆、剥离等已损坏部分混凝土；

2．对钢筋作除锈处理，并清除老混凝土表面上灰尘，对钢筋除锈后即进行防锈处理；

3．涂以环氧胶液等粘结剂；

4．立模、配料浇筑，或喷浆、涂抹施工。所用修补材料有环氧砂浆、环氧混凝土或其他防腐蚀材料等，

5．对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理。 (二)施工实例

1．工程概况 某桥位于我国东南沿海，建造于1965年，上部为装配式钢筋混凝土T型梁，下部为钢筋混凝土桩排架。该桥由于长期受海水海风侵袭，钢筋锈蚀较为严重，特别是受海水袭的下部排架、主柱和斜撑等部位锈蚀损坏严重。 2．修补方法及注意事项

(1)对海水侵蚀损坏严重的主柱和斜撑部位，先凿去损坏混凝土，对钢筋进行除锈处理(对受锈蚀严重的钢筋再加焊补强钢筋)，刷洗混凝土表面粉屑，立模浇筑环氧混凝土或高标号水泥混凝土。

98

(2)对受锈蚀影响而产生较大裂缝(如纵向裂缝)并剥落的部位，先清除损坏部位混凝土。清除时可用鎯头在裂缝部位轻敲，若声音清脆则说明质量尚好；若声音沉闷，有“沙沙”起壳声，则说明表层混凝土已脱空，需把表层混凝土消除。然后清除铁锈、刷洗混凝土表面。最后涂抹两层环氧砂浆。

(3)对因锈蚀而出现微小裂缝的部位，采用粘贴两层玻璃布的方法修补。

(4)对于修补中使用的环氧胶液、环氧砂浆和环氧混凝土，所用填充料要适量、拌匀，不能成团。

(5)粘贴玻璃布时，刷浆耍均匀，粘贴要保持平直，不能有气泡，并要防止玻璃布粘贴后与混凝土表面出现隔层成分层现象。因此，施工中要注意；混凝土表面不能存有松动物质，不能太潮湿，玻璃布脱脂处理质量要好。

99