新疆高寒地區橋梁混凝土耐久性探析

周真敏

(新疆瀚盛建設工程有限公司)

1 新疆高寒地區橋梁混凝土機理分析及破壞現狀

1.1 氣候環境調查及分析

整個新疆地區基本上都是位于中部的歐亞大陸，四周高山環繞，并且距海較為遙遠，該地區日溫差和年溫差較大，降雨尤為稀少，屬于非常典型的內陸氣候，同時，新疆地區冬季干燥寒冷，夏季則極為炎熱。新疆南北部氣候之間的差異很大，根據環境特點和地區氣候特點，可以把整個新疆地區劃分為北疆和南疆兩部分，并且調查分析各個代表性地區的環境特點和氣候特點。

通過大量的資料分析可知，新疆北部地區的降水相對較多，絕大部分地帶的平均降水量基本上穩定于150～350 mL，甚至一些地區的降水量有時也會高達400 mL。然而，按照降水量進行分級，新疆地區屬于半干旱及干旱地區，尤其是新疆南部的沙漠地帶，該地帶的年降水量比10 mL還要小。同時，新疆地區有著較為漫長的冰凍期，根據調查可發現，整個新疆地區的一月份平均氣溫通常小于零攝氏度。一月份大部分北疆地區的平均氣溫大概是-20～-15℃，局部地區還會低至零下30℃，而南疆在一月份的氣溫大約為-10～-5℃。

1.2 依托工程所在地耐久性環境的主要特點

新疆果子溝地區最大的年降水量一般為500 mL，積雪的最大厚度為150 cm，季節凍土最大深度為170 cm，年平均氣溫為3～4℃，該區域的風向會受到地形不同程度的制約，冬季沿溪段主導風向是西南風，而溝谷主要是溝谷風，坡面局部會受到微地形的影響，進而影響風向。根據實地調查和相關資料分析，新疆果子溝特大橋的環境條件是寒冷地區和嚴寒地區、有氯鹽存在且混凝土中度飽水。此外，新疆果子溝大橋當地的晝夜溫差很大，有著嚴重的凍融循環作用，在橋梁的施工過程當中，混凝凝土結構物常常還會受到不同程度的風蝕作用。所以，以新疆果子溝大橋為依托來研究新疆高寒地區橋梁混凝土的耐久性非常必要。

1.3 橋梁混凝土構造物的耐久性破壞

(1)鹽溶液遷移導致的混凝土腐蝕。正是因為我國新疆地區冬季降雪較多且十分嚴寒，因而需要借助于除冰鹽來處理路面積雪。由于使用了除冰鹽，這便使得鹽分逐漸的隨著融化的雪水滲透或者流向各個橋梁結構部位，造成大面積橋梁的腐蝕破壞;(2)凍融侵蝕破壞。多數的凍融侵蝕破壞出現于暴露在外的混凝土構造物表面，凍融侵蝕破壞的效果具體表現為外表面混凝土的剝落，導致橋梁混凝土骨料落樓或者表層砂漿外漏，嚴重的威脅著混凝土結構物的早期安全;(3)除冰鹽下的凍融耦合侵蝕破壞。由于新疆高寒地區冬季存在除冰鹽，進而使得鹽分在凍融環境下的混凝土當中不斷遷移，從而形成凍融耦合及除冰鹽狀態下的侵蝕破壞，該類破壞的主要特征是，混凝土構造物的表面保護層比單獨凍融破壞的保護層脫落嚴重，而且還伴隨著大面積的剝落以及起皮，使得橋梁混凝土十分松散，非常容易導致內部配筋的腐蝕和裸露。由此可知，新疆干旱地區的橋梁混凝土所存在的構造物破壞主要原因是除冰鹽下的凍融耦合破壞。

2 混凝土耐久性的優化及配合比設計

2.1 主塔混凝土配合比的優化及設計

根據相關要求可知，橋梁主塔為C50的主塔混凝土強度等級，同時在施工過程中應當保證混凝土能夠達到100 m的泵送高度，要求塌落度為180～200 mm，所以對于橋梁主塔混凝土配合比，除了要對耐久性和強度等方面加以考慮以外，還應當兼顧泵送的性能以及工作性能。橋梁主塔混凝土使用的粗集料是卵石破碎石，橋梁主塔混凝土配合比同時還要考慮礦物外摻料的砂率、摻量、類型以及水膠比等。

2.2 大體積承臺混凝土配合比的優化及設計

由于大體積承臺混凝土必須將水熱化降低，還要盡可能的將水泥用量和用水量減少，從避免混凝土開裂方面而言，不應當使用較大的水膠比。與此同時，橋梁所處的凍融環境也切實的要求采用相對較小的水膠比。所以，應當取0.39～0.45的水膠比范圍。大體積承臺泵送混凝土的高度是60～100 m，并且砂率應當稍微小于橋梁主塔混凝土所采用的砂率，所以，砂率應當采用0.40～0.44的砂率范圍。在將優質粉煤灰摻入到大體積混凝土當中以后，借助于二次水化反應，不僅能夠大大的降低水泥用量和水化熱，而且還可以充分的確保后期混凝土強度的增長。此外，對于存在一定泵送要求的混凝土，其塌落度會逐漸的隨著距離的變化以及泵送高度的變化而不斷的改變，同時拌合物自身的粘度也會對泵送管道的阻力造成直接的影響，而優質粉煤灰當中所富含的玻璃珠能夠發揮出相應的滾珠軸承的良好作用，這樣便有助于輸送管道阻力的減少，降低混凝土泵送工作負荷，避免塌落度損失。最重要的是，粉煤灰能夠加強大體積承臺混凝土的耐久性，大大的改善內部混凝土的孔結構，從而提高混凝土的自防水性能和自密實性能，橋梁混凝土耐久性隨之得以改善。

3 結束語

總而言之，我國新疆地區環境十分的惡劣，橋梁混凝土材料耐久性和抗凍性的提高是一個尤為突出的問題。在建設開發西部的過程中，為了避免國家的投資因建筑工程項目結構的使用壽命及安全問題等而受到較大的損失，那么橋梁建設施工人員、設計人員及其他相關人員就必須對橋梁混凝土的耐久性提起高度的重視。

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