浅谈铁路桥梁梁体剥落掉块病害整治施工及工艺

浅谈铁路桥梁梁体剥落掉块病害整治施工及工艺

【摘要】桥梁的质量对铁路交通的安全可靠性以及运输的效率都有着重要的影响。梁体作为铁路桥梁的主体结构，其结构建设和维护一直是工作者们关注的问题，由于设计气候人为因素等条件的影响，梁体在建设完成后的使用过程中存在着一定的剥落掉块问题，形成了严重的安全隐患。

【关健词】铁路桥梁；混凝土；剥落掉块；措施

1 引言

作为铁路建设构成的主要部分，铁路桥梁在运输网络中的重要作用是不言而喻的。由于使用频繁，应力变化较为明显，加之施工、气候以及周边人类活动等因素的影响，其在满足完成运输承重功能的同时自身也产生了一定的质量问题。剥落掉块现象是混凝土梁体常见的质量问题，这一安全隐患的产生通常是由于混凝土的材料配比、桥梁整体设计偏差、气温降水以及周围不良空气环境等因素导致的。

2 铁路桥梁梁体剥落掉块病害成因

铁路桥梁梁体剥落掉块现象不是某一单独因素导致的，通常是在结构、材料、气候、荷载等因素复合作用之下产生的，伴随其出现的还有梁体结构裂缝、表面侵蚀、载荷下结构震颤等安全隐患，是不容忽视的综合性梁体安全问题。

2.1 桥梁结构设计缺陷因素

目前的铁路桥梁梁体通常为钢筋混凝土结构，这一结构形式具有施工便利，稳定性高等特点，同时也存在着混凝土结构的通病，在设计中如不加以重视，就会产生剥落掉块现象。梁体的腹板与加劲肋的交界处是其应力集中部位，客运货列车通过时其承受的载荷是巨大的，如不能在设计中对此处的截面突变导致的应力波动进行抑制减少，就会致使该部位出现混凝土开裂、梁体剥落掉块的现象。

2.2 施工工艺影响

铁路桥梁的施工建设质量很大程度上决定于其钢筋混凝土施工水平的高低，目前很多梁体剥落掉块病害的产生是因为施工不当而产生的。在混凝土完成浇筑后的硬化过程中，其内部水分的蒸发致使凝胶体干缩，浇筑部分会产生一定的形变，这就是混凝土施工中的干缩现象。在施工工艺选择不当，如水泥性能较差、水泥用量过多、混凝土降低水灰不合理等，就会使得梁体表面部分的辅助性降低，在潮湿和温度变化时产生剥落掉块的情况。

2.3 客观影响因素

受铁路所处地段的自然因素和空气质量影响，其梁体在使用过程中通常会出现膨胀收缩和污染物侵蚀等状况，严重时就会出现剥落状况。钢筋混凝土结构在外部温度变化的作用下的热胀冷缩，会在其结构内部产生收缩应力和温度应力；铁路经过长时间运营，梁体混凝土容易出现裂纹渗水，钢筋锈蚀膨胀，导致梁体下缘混凝土保护层大面积剥落掉块，下缘主筋外露。在这两种应力的复合作用下有时会出现收缩裂缝或温度裂缝，引发剥落和裂缝等问题。

3 铁路桥梁梁体剥落掉块的控制要素

综上所述，铁路桥梁梁体剥落掉块现象的成因可分为两种类型：一类是由于混凝土成分、气候环境等造成梁体材料损坏的剥落掉块。这类裂缝一般处于梁体表面对铁路桥梁的运输安全和承载能力影响较小，经过一般的养护处理即可修复；而另一类剥落则是在梁体整体结构应力异常时产生的，混凝土开裂将削弱梁体有效受力截面，并引发钢筋锈蚀、受力性能下降等继发性病害，反过来，钢筋锈蚀膨胀可致混凝土保护层开裂、掉块，这种损害是由内而外的，在出现剥落掉块时其内部已经产生结构错位变形等现象，大大降低梁体承载力及使用寿命。此类病害任其扩展会出现整体构件破坏，乃至出现倾覆垮塌事故。

3铁路桥梁梁体剥落掉块处理措施

3.1梁体表层清理及缺陷修复

（1）梁体修复涂刷前凿除破碎、松动的混凝土，直到结构密实的部位；在露出钢筋处将钢筋上的锈渍用打磨机等除锈方法将锈渍清除干净，然后涂刷SKD803胶至少两遍。

（2）SKD803胶技术参数：粘度为370MPa.s，密度为0.94g/cm{3}，压缩强度82.6MPa，剪切强度14.3MPa，抗折强度7.7MPa、凝胶时间120～240min.

（3）用钢刷清除待修补混凝土表面的杂质，再用气泵或皮老虎吹去尘土。若表面有油污，可用酒精或丙酮等有机溶剂除污，然后用高压水清洗干净，待干燥。将SKD803胶液的甲、乙组份按甲：乙=2.5：1重量比均匀混合，每次混胶量不宜超过800g。

（4）用打磨机等方法对模板接缝错台和修补不平顺部位及梁体表面打磨、平整。

3.2 修复梁体裂缝步骤

（1）常压灌注法（主要用于重力渗透性裂缝、水平面裂缝）：a用钢刷或刮刀清除裂缝表面杂物，浮浆，吹净裂缝尘土，裂缝必须干燥.对于较细且很深的裂缝，可以用切割机沿裂缝切割5～15cm深，再清除裂缝内杂质.b将胶液的甲、乙组份按甲：乙=3：1重量比均匀调配，每次混胶量不宜超过800g。

（2）加压灌注法（主要用于裂缝宽≤0.15mm者或桥梁支柱，砼建筑物上的垂直和倾斜裂缝的修补）：a用钢刷清除修补表面的杂质，浮浆，再用气泵或皮老虎吹干净，吹干燥；b用SKD801修补胶将灌胶嘴间隔（300～500mm）粘在纵向裂缝处，同时用SKD801密封裂缝表面，4～6.0hr后SKD801固化。c将SKD801胶的甲、乙组份按甲：乙=3：1重量比均匀调配.具体调配方法见”常压灌注法”.d将混合好的胶装入专业恒压灌注器内。

3.3 使用碳纤维加固梁体

为了防止梁体受拉区（梁肋下翼缘）混凝土继续开裂，防止水分穿透混凝土保护层使主筋继续锈蚀膨胀，发生局剥落掉块，结构承载力下降，同时使已受破损的梁体恢复原结构，采用碳纤维体系加固能满足设计要求。

（1）采用碳纤维加固后的梁，其极限内挠度可达25-35mm，超出规范规定的设计允许挠度一倍以上。因此，在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力与延性，改善其受力特性，达到高效加固修补的目的。

（2）加固设计：采用碳纤维体系对梁肋下翼缘补强，使加固部分与梁体很好的粘结一起，使之共同受力。本桥选用的DUU高强度碳纤维材料，其性能指标为：纤维重量：300g/m{2}、抗拉强度：3400N/mm{2}、单层厚度：0.167mm、弹性模量：2.3*10{5}N/mm{2}。

（3）碳纤维布补强工艺特性：不要吊车等重型机械、作业简单，施工时间短、不要钢筋装配工和焊接工等专业作业人员、耐腐蚀，高持久性、不要繁杂事前作业、成本低效果性能优良。

（4）碳纤维布施工特性：a.优越的浸渍性：胶易浸渍，易除气泡；b.优良的作业性：捆包紧凑，轻便可卷包，便携；c.粘贴随意性；d.对凹凸面的附着性优良，沿碳纤维方向剪裁，纤维不会乱。

4 结语

桥梁的建设极大地改善了铁路运输网络的水平，为提高区域经济和运输能力打下了坚实基础。目前，铁路桥梁的建设技术标准不断提高，其使用中的外部环境也更为复杂，增强与提高桥梁检修工作人员的判断能力和病害处理能力很有必要。为确保桥梁满足按规定的要求安全运营，需要对铁路桥梁剥落现象进行处理，以及必要的养护维修，通过合理修复办法及加固技术处理来适应实际的需求。

参考文献：

[1]赵海芬，盛春波.浅谈桥梁的加固新方法[J].黑龙江科技信息，2008 （21）.

[2]陈光花.论道路桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息，2011（08）.