高性能混凝土在河北省北部地區橋梁中的應用研究

史 磊

（河北省高速公路京衡管理處，河北 石家莊 050031）

隨著工程結構日漸復雜化，各種新型結構的出現，工程上對混凝土的強度不斷提出新的要求。并且人們也樂于不斷提高混凝土的強度，來滿足工程安全性能的需求?？墒墙鼛资陙?，因強度不足造成的工程事故并不占主要，除了設計和施工問題之外，由于混凝土結構材質劣化而造成的過早失效乃至破壞崩塌事故也都在國內外時有發生，隨著時間的推移，有愈演愈烈之勢。所以，混凝土強度并不能完全滿足各種安全要求，混凝土的耐久性也是考量的重要指標。

1 混凝土中的鋼筋腐蝕和劣化

由于鋼筋是復雜的混合物金屬鐵，各種不同的元素由于電極電位差，會形成腐蝕電池。當鋼筋表面的鈍化膜在潮濕環境中破壞時，就會發生電化學反應。氯離子能破壞鈍化膜，促進鋼筋形成“腐蝕電池”。Cl-的陽極去極化作用，加劇鋼筋腐蝕。Cl-的導電作用，使腐蝕電池運轉加快。

在使用環境中，如有硫酸鹽、各種有機和無機酸等侵蝕性介質存在，它們滲入混凝土中，通過物理作用或與混凝土中的不穩定成分發生化學反應，而引起混凝土組成和結構的變化，導致性能劣化。硫酸鹽侵蝕造成混凝土外觀和性能的劣化形式主要有三種：酸性劣化、膨脹性劣化和剝蝕劣化，表現為：強度損失、膨脹開裂、表面剝落、表面軟化、質量損失等。

2 河北省北部地區橋梁耐久性現狀調研

河北省北部地區地處高緯度寒冷地區，其橋梁飽受化冰鹽腐蝕（主要橋面系）、結晶腐蝕、凍融循環作用、碳化作用。調查表明，該地區的橋梁，大多10年左右出現嚴重的劣化，有些橋梁則不到5年就出現鋼筋銹蝕、混凝土剝落現象。

通過對河北省北部山區干線公路和高速公路上的橋梁調查（見圖1）發現，橋梁耐久性差的病害幾乎在所有的橋梁上都有發生，至少有70%以上的橋梁伸縮縫發生滲漏水。調研中發現，幾乎所有的伸縮縫都漏水，下部的蓋梁都存在不同程度的凍傷、鋼筋銹蝕、梁體表面出現裂縫，大多橋梁運營僅10年左右。

圖1 橋梁耐久性病害調查實照

3 高性能混凝土的推廣應用

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨特的性能：

a）高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可；

b）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌合物應具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能；

c）高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結構設計的不是混凝土的強度，而是耐久性，能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應用的主要目的；

d）高性能混凝土具有較高的體積穩定性，即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

高性能混凝土是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結構的使用年限，降低工程造價。為在河北省北部地區推廣高性能混凝土，結合河北省北部地區當地高性能混凝土所需原材料現狀，提出了該地區主要原材料的技術指標要求（見表1～表5）。

表1 水泥的技術要求

表1（續）

表2 粉煤灰的技術要求

表3 細骨料質量要求

表4 粗骨料的壓碎指標

表5 粗骨料的有害物質含量限值

4 結語

通過對普通混凝土橋梁腐蝕模式的分析研究，結合河北省北部地區的橋梁耐久性病害調查，發現混凝土鋼筋的電化學腐蝕、混凝土劣化是導致混凝土的腐蝕、耐久性差主要原因。為在河北省北部地區高速公路建設中推廣高性能混凝土，結合河北省北部地區當地高性能混凝土所需原材料現狀，提出了該地區主要原材料的技術指標要求，得出了高性能混凝土的評價指標。

[1]陳家輝.高性能混凝土應用現狀及其前景[J].廣東土木與建筑，2000，（5）：3-8.

[2]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[3]丁大鈞.高性能混凝土及其在工程中的應用[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4]丁新建.確保高性能混凝土施工質量的技術措施[J].陜西建筑，2009，（7）：43-44.