公路橋梁結構耐久性問題研究

【摘要】當前，混凝土橋梁的耐久性問題已成為世界各國普遍關注的問題。本文結合近年來橋梁工程建設實踐，分析了混凝土橋梁耐久性的主要影響因素，并從設計、施工、運營管理及養護方面提出改善混凝土橋梁耐久性能的具體措施。

【關鍵詞】公路橋梁；耐久性；原因；途徑

一、影響橋梁耐久性的原因分析

1．設計理論和結構構造體系不完善。許多橋梁設計往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，忽視對結構體系、結構構造、結構材料、結構維護及結構耐久性等方面問題的考慮。有的結構整體性和延性不足，冗余性小；有的計算簡圖和傳力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強度等級偏低、鋼筋保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄。以上問題的存在削弱了結構的耐久性及安全性。此外，有的設計未考慮特殊情況下（如地震、風災、江河中挖沙、船撞等），可能引起的結構破壞，造成橋梁的安全性不足。

2．混凝土的劣化。一是混凝土的凍融破壞，其結果是使混凝土開裂，甚至崩裂。二是堿——集料反應。混凝土中的堿離子與集料中的二氧化硅反應生成一種含堿金屬的硅凝膠，造成混凝土內部的膨脹，該膨脹所產生的內部應力使混凝土內部形成微裂縫，甚至造成混凝土的嚴重開裂。三是延緩鈣礬石生成。延緩鈣礬石的生成能使處于潮濕環境下早期加熱養護的預制混凝土構件和大斷面、高水泥含量(≥500kg／m3)的現澆混凝土產生膨脹和開裂。

3．鋼筋的銹蝕。受力鋼筋的銹蝕將導致其有效截面的下降；銹蝕后鋼筋的體積膨脹又會導致混凝土開裂或表面混凝土成塊脫落，從而削弱構件整個截面的面積；隨著鋼筋銹蝕程度的增大，鋼筋與混凝土之間的粘結力減小、共同作用受到損害，從而引起構件承載力下降。混凝土開裂后又使原來處于混凝土保護層下的鋼筋暴露于空氣中，加快了鋼筋銹蝕速度，造成惡性循環。引起鋼筋銹蝕的兩個主要原因一是因混凝土碳化使鋼筋混凝土結構保護層的PH值降低，進而破壞氧化鐵薄膜；二是氯離子與氧離子的作用而破壞氧化鐵薄膜。氧化鐵薄膜破壞后，鐵原子與水和氧氣共同發生化學反應生成鐵銹，造成鋼筋的銹蝕。

二、改善橋梁結構耐久性的有效途徑

1．設計方面。在材料、環境等因素相同的條件下，不斷完善橋梁結構的混凝土耐久性設計，將減少正常維修費用并延長結構使用壽命，譬如加大混凝土保護層的厚度，延緩鋼筋鈍化膜的破壞，延遲氯化物對鋼筋的腐蝕。適當加大橋梁結構的結構尺寸，解決配筋密度過密時，造成混凝土澆筑困難，骨料分布不均勻，混凝土密實度下降等；并提高橋梁防撞能力，以確保防撞系統與主體結構的耐久性。

2．施工方面。施工對混凝土橋梁結構耐久性的影響是非常重要的，施工必須滿足設計要求和施工規范以及施工質量檢驗標準，必須進行嚴格的質量控制。其施工中主要應做好以下幾點：（1）確保所采用的集料不使混凝土發生超過容許值的堿骨料反應，即試件在6個月內的膨脹率應低于0.1%。（2）限制混凝土中各組成材料的氯離子含量，在侵蝕環境下預應力混凝土應低于0.06%的水泥用量；普通混凝土應低于0.10%的水泥用量。（3）控制水灰比和水泥用量。在侵蝕環境下，水泥用量及水灰比在大氣區及海水水位變化區分別不低于360kg/m3和0.5，在海水浪濺區分別不低于400kg/m3和0.4，在海水水下區分別不低于300kg/m3和0.5。（4）在環境惡劣部位采用高性能混凝土HPC，即高強度、高工作性、高耐久性。（5）在施工過程中確保不發生泌水、離析現象，加強振搗密實，尤其是鋼筋密集區的振搗。（6）對大體積混凝土采用分層澆筑，設置冷卻水管降溫，加強養護和溫控措施，以防止水化熱裂縫。（7）在混凝土養生過程中，應加強養護。對外露面保濕保溫，并應注意脫膜時間，應在混凝土達到足夠強度時才能脫膜。（8）注意對鋼筋保護層的施工，確保鋼筋保護層厚度。（9）注意對預應力的施工，提倡采用真空壓漿，確保管道壓漿密度，以防預應力材料銹蝕。（10）對加入阻銹劑、引氣劑、減水劑等外加劑的混凝土應充分拌勻，以發揮外加劑的防腐作用。（11）對設置環氧涂層鋼筋的混凝土結構，應特別注意在施工中不損傷環氧涂層，否則環氧涂層鋼筋會加劇腐蝕。

3．運營管理與養護方面。運營管理是確保結構耐久性的重要環節，是確保耐久性所要求條件符合設計的假設規定。在當前道路收費標準較高的情況下，出現大量超載車、超重車，對耐久性極為不利，應引起運營管理部門的高度重視，盡快改變這一局面。同時，及時到位的維修養護是混凝土橋梁耐久性的重要保證，由于人們對混凝土結構耐久性的認識是逐步深入的，已建成的橋梁在耐久性方面存在一些問題，更要對其采取必要的措施來延長其使用壽命。

參考文獻

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