1. 前言
钢筋砼桥梁在我国的桥梁总数中几乎占90%以上，而其中的中小钢筋砼桥梁要占到95%左右。其标准比较接近，但根据各个桥梁各自使用的要求和所处的环境，随着交通量的猛增是否能担负起因荷载的超重加大，车辆速度的加快，行车密度的增加，军车和重型车等特殊车辆的运行等条件的重任，必须针对近来不断出现桥梁垮塌的恶性事故的教训，桥梁界的设计和养护单位应认真考虑和研究这个当务之急的技术状况，进行分批调查，检测和加固。尤其对经过检查发现有病害的桥梁不能等闲视之，要及时作出系统的科学鉴定与分类，分清轻重缓急，提出切实合理的有效对策，参考近年世界各国的加固维修的规范和成功经验，慎之又慎地选择标本兼治的材料和工法来加固维修好有问题的桥梁。防患于未然地尽一切可能减少或避免跨桥事故的发生。而当前对现有砼桥梁“病害”的处治的突出问题是被一些治标不治本的应付验收的一些材料的虚假广告所误导，得不到长治久安的效果。例如武汉白沙洲长江大桥，花了11亿人民币修成通车后的10年中，修了24次，屡修屡坏。当然这不仅仅是所用材料问题，其中也有施工中施工质量的问题。所以我们必须选择针对性强而且具有永久性加固效果的材料为宜。既要作一般的经济分析，也要作综合社会效果分析。也就是不能急功近利，要有耐久长远的观点，减少维修频率，不影响或尽量减少交通的中断，这一点往往是人们忽略或者不够重视的民生问题。为此对所选用的加固维修材料，要提出科学数据的规定和试验弄清这些材料在各种工程应用的实际效果反馈的信息，来作出能确保钢筋砼桥梁结构长期安全运营的决策，是至关重要的。
2. 对钢筋砼桥梁病害加固维修的对策
钢筋砼桥梁按理说，在设计细节上考虑周详有足够的安全系数保证，施工工艺上慎密严格，材料选择和级配上达标，严格按操作规程办事，不应有病害发生。中国上世纪50年代的重大工程——武汉长江大桥通车后，8个水中桥墩均被船碰撞过，迄今共计76次，均未发现有危及桥梁安全的隐患存在，公路桥面的钢筋砼桥面板，在通车50年后进行大修时，凿开砼时，发现包裹在砼中的钢筋并无锈蚀现象，犹如新的钢筋一样。从现实来看，砼等级提高了，却很难做到这一点。其中设计考虑不周，施工工艺不严，选材不当质量监管松弛等人为失误因素造成了相当数量的钢筋砼桥梁结构的病害以致垮塌的严重事故是屡见不鲜的。据新华社报导，从2011年7月11日至7月19日的九天内，有四座桥梁垮塌，主要原因是在设计上，施工上，养护管理上都存在质量问题。垮塌的梁，大多是空心板梁，板梁间的铰缝设计的强度不足，所浇筑的砼有漏浆问题存在，因而防水达不到要求。钢筋链接强度不足，砼出现裂缝受水的侵蚀而腐蚀，被水平力拉断，造成单梁受力。因而相邻梁间的连接失效不能整体受力，当行车时，所产生的弯距不同，碰到超载，单梁承受不了集中荷载而垮塌。这样的事故，今后若不及时加固，还可能发生。归纳起来，这种病害的主要表现为：（1）浇筑的砼不密实，出现裂缝后，势必受到大气中水汽和CO2等有害气体侵入，导致砼碳化（中性化）而松散剥落，钢筋锈蚀后，强度降低；（2）碱骨料（AAR）反应，（3）钢筋外的保护层过薄；（4）原设计标准强度偏低，防水和抗冻性能不强，在寒冷地区造成冻融循环的反复应力，造成物理性能的破坏；（5）环境恶化，尤其在酸雨地区，对砼结构的危害非常严重，SO2和进一步氧化的SO3均可使砼中性化和酸化；（6）溶液性侵蚀，虽然裂缝不宽，但往往可穿透渗水，使砼结构部位的氢氧化钙CA(OH)2产生溶解。[详见参考文献1].综上所述六种病害产生的主要成因均与砼的密实度与防水效果密切相关。而今的砼防水工程，基本上是采取物理防水的办法，即用有机材料涂刷在砼表面，长期以来，人们已习惯于采取这种“立竿见影”的办法，而沾沾自喜。但实际上这种处治的办法。仅仅解决了治标的问题，而且即使有些材料治水效果显著，但耐久性不长，少则一，二年多则七，八年就会发生老化，蜕变散裂的问题。尤其当砼内部有隐患时，无法解决其“本”的强度和刚度问题，致使内在的隐患潜移默化逐渐发展成大的病害。而且大多数有机防水材料都不是环保材料，常带有毒性或产生有毒气体[见参考文献2]如果砼内部不密实，砼内部的钢筋受自由水的腐蚀，就会造成膨胀应力，促使砼结构先蚀后裂的问题。所以只治标不治本的防水对策是不可取的。因而，目前世界上很多国家对砼结构的防水层设计的研究及防水防腐材料的开发和应用，应运而生，方兴未艾，发展很快。但是迄今无论哪一种防水材料都不会独霸市场，这是因为它们自身各有特点及价格上的原因，受到使用人的舍取。故21世纪以来，各类先进的防水材料都获得不同程度的发展。那种治标不治本具有毒性的低档产品将大大减少，中高档产品势必将不断增加，产品质量和环保，耐久性要求将逐步提高。各类材料互相渗透，互为补充，必会导致防水系统更加可靠，使用寿命将会大大延长。
根据我国以民为本的国策，在砼桥梁建设过程中，提出“建养并重”与“建护并重”的方针，无疑是与时俱进的。笔者经过近20年的观察和实践体会，提出一点浅见：桥梁是交通命脉的咽喉，是永久性的建筑，事关国计民生。对桥梁的新建和养护管理上，在立案时，不能仅仅只考虑一次性投资低的造价作为选定的方案，而应统筹兼顾“安全，实用，经济，美观，耐久和环保”六大原则。因而在砼结构防水工程中，应选择“物以类聚”的无机材料为出发点，必须达到标本兼治的永久效果。
自水泥基渗透结晶型防水材料（简称CCCW材料）问世以来，已经得到国内、外建筑界尤其是桥梁界的青睐和兴趣，这种材料无论用在砼结构物的迎水面或背水面上，都能达到良好的防水，防腐，防裂的效果。已取得举世瞩目的成功。因为这种材料的应用机理先进，与砼本身是同一属性，膨胀系数一致，属无机刚性防水材料，它本身无毒、无味、用在砼桥梁的加固维修上具有先天的独特优点，兹分析如下：
（一）在安全上：它不会对砼结构产生负作用，只会增加砼的“三度”（强度，刚度，稳定度）的要求，可以剔除砼结构内在的隐患，主要是由于它具有非凡的永久性防渗性能，和它本身能与砼结合成一体。依靠材料中特有的专利的活性极强的催化剂，以水为载体，借助渗透作用，在砼这种多孔性物体的微孔细缝中传输，充盈，催化砼内未完全水化的水泥颗粒成分再次发生水化作用，形成不溶于水的枝蔓状结晶体，从而与砼凝结成密实的整体，使外来液体被堵住，达到永久性防水，防腐和保护钢筋的效果。随着时间的延长，使砼强度得到加强，且具有自我修复能力，耐温，耐湿，耐紫外线，耐辐射，耐氧化，耐碳化的卓越能力。保证砼结构长治久安的安全效果。
（二）在实用上：2007年3月中国防水代表团考察了在加拿大的依阁隆（IKO）,索普瑞玛（SOPREMA）、凯顿（KRYTON）与赛柏斯（XYPEX）公司。前两家公司主要生产有机柔性防水材料，而凯顿和赛柏斯这两家公司主要生产CCCW材料。属无机刚性防水材料性质。均在我国生产、销售这种新型材料名列前茅的企业，均参加了我国的GB18445-2001(水泥基渗透结晶型防水材料)国家标准的起草。两种材料而且均在长江三峡大坝应用过，经过试验结果，赛柏斯的性能和达到的技术指标稍优于凯顿。因此在2001,2004,2007,2009年四次获得建设部作为推荐的科技成果推广转化指南项目。中国防水代表团特别指出：赛柏斯生产的产品成功地应用于一些国家的核反应堆，地下隧道，跨海大桥等重要工程。该公司生产的材料（掺合剂——笔者注）加入水泥浆或砼后，由于其中活性化学物质能与水泥中的氢氧化钙作用产生结晶体充实毛细孔，并不断渗透，扩张，使水泥砂浆与砼密实度大大增加，从而提高其本体的抗渗性，抗氯离子渗透的能力，减少收缩，防止钢筋锈蚀等。进而延长了构建物与工程的使用寿命。显而易见，这种材料对砼结构的新建，加固和维修时完全适用的。尤其它有系列产品，可用于掺入，涂刷，养护，防潮的多功能作用，在使用方法和操作程序上又简而易行，不要求对砼建筑物作特殊处理，因此也不需要特殊工种来施工，只要培训一般工人就可操作，施工速度快，工效高，因而易被施工单位和工人乐于接受。所以对砼结构的“病害”的加固维修是非常实用的。在世界上成千上万个工程中使用，都获得了成功，获得了良好的声誉。
（三）在经济上：不宜仅考虑一次性的投资来选择材料，应要作其使用耐久性的年限，维修频率等综合经济指标来选择和取舍。目前采用的有机柔性材料，一般使用年限短则2~3年，最长不会超过10年。而XYPEX材料只要按规定的施工工艺进行操作，即可保持砼不受外界影响和达到令人满意的防水防腐效果。若碰到意外的外力使砼被击穿出现裂缝，由于该材料的催化作用具有长效和重复作用，就会对其不断激活、不断自愈修复封闭的效果。一般可保证50年不返修。这样我们可以得出经济效益指标比较。（只考虑一次投资成本的比较，尚不计因维修造成交通中断的经济损失）比较如图：（按单位面积计算）
从图中可以看出，采用XYPEX材料对钢筋砼梁进行修补或涂装保护，与其他有机改进型的树脂类相比有显著的性价比优势。而且XYPEX与砼结构同寿命，费用较低，施工工艺简单，操作方便。若按年每平米维修费用计算，则XYPEX（按50年计）的年平米维修费用为：60/50=1.2元/年M
2，而改进型的树脂类的费用为：250/50=5元/年平方米。相差4倍多，实践证明，可以结语，一旦用XYPEX产品防水防腐后砼结构就被永久保护，免遭外界侵害，与传统工艺比较，在经济上，社会效益上和施工技术上都显示出其他材料无法比拟的优越性。
（四）在美观上，其本身是灰色的粉末，使用时，适当配以洁水拌合成浆料（其配比为：料：水=5:2，若采用喷涂工艺，则料：水=5:3）用专用的刷子或喷浆机喷涂在砼表面，与砼结构基本呈同一种颜色，不影响桥梁外形美观，若有色差，则可采用原来浇筑时采用的水泥掺加XYPEX掺合剂拌成水泥浆来涂刷，就不会有任何色差存在了。若在涂刷XYPEX材料后，经过养护期，在其外表面需要装饰其他材料时，也不会受到任何影响。
（五）在耐久性上，由于它与砼是同一属性材料，前已述及。二者粘结强度可以达到1.5MPA以上，经过养护期后，一个月内，基本可以渗透到距表面50mm,所以即使不慎被硬物刺破表面，也无损于其保护砼的效果，清华大学水利水电工程系，对掺XYPEX材料的砼进行了抗渗自愈试验和抗裂试验，试验结论为：“XYPEX材料在砼中具有催化-渗透-结晶-封闭-修复裂缝的效果，宽0.4mm以下的裂缝均可得到自我愈合修复的效果，有效改善砼的密实度性，和有效降低和控制砼早期水化过程的干缩开裂，减少裂缝的产生”。上海地铁豫园路站主体结构砼渗漏经过540天的跟踪观察证明：XYPEX材料的催化作用具有长效和重复作用，对砼出现的裂缝具有不断激活，不断自愈修复的作用效果。主体结构的自愈修护率在80%~87.5%，横缝的自愈修复在66%~100%，平均为83%，可见对砼的耐久性保护是足有成效的。
（六）在环保上：它是一种无毒无味的绿色环保材料，无论对人体，对环境，对大气都不会造成任何危害。这已经由国内外的卫生，环保部门的严格检验并且获得具有权威的证明文件，完全可用于饮水等要求极为严格的工程中，看来将势必成为砼工程中不可或缺的特种辅助材料，成本增加不多，而其高性能的收益会大大提高。
这种材料的出现近10余年来，已引起世界各国的重视和研究，因类似的CCCW材料品牌已有多种出现，笔者认为国标GB18445-2001中的技术指标，定得较低，因此难免鱼龙混杂，良莠不齐，以次充好的材料发生。这需要设计，施工，养护单位慎之又慎去选购。根本的办法，就是通过实物试验比选（包括现场取样试验）能达到下列指标者，才是可取的优良产品。
（1）能耐受强水压，可承受300米（即3.0Mpa）的水头压力，不破坏不渗水；
（2）渗透结晶深度一个月后最少可达到40mm以上；
（3）可抗高低温，即可在-32~+130℃的持续温度下，也可在-185~1350℃的间歇温度下保持其作用不受影响；
（4）抗冻融循环次数可达350次以上；
（5）对低标号的砼（C25以下）至少可提高抗压强度20%以上；
（6）可保护钢筋及金属埋件；
（7）经权威的卫生、环保部门检验后获得具有无毒、无公害的可靠证明文件；
（8）与砼的粘接力，7D不低于1Mpa，25D不低于1.5Mpa；
（9）在完成养护期后，其表面仍可装饰或粘贴其他装饰材料；
（10）价格合理，物有所值。
《第二十届全国桥梁学术会议论文集》（下册）2012年
参考文献
[1]朱海涛：“钢筋砼桥梁病害的主要成因及修补加固实例”，《第十八届全国桥梁学术会议论文集》
[2]朱海涛：“对钢筋砼桥梁在防水、维修工程中采用新型材料比选的浅见”2009年《全国桥梁安全耐久性检测与维修加固技术研讨会论文集》
作者 朱海涛
