桥梁混凝土耐久性若干问题的探讨
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摘要：桥梁工程用混凝土除了要满足一般混凝土的工作性能和强度要求外，还要求具有优良的耐久性能。对于桥梁建筑混凝土，由于无遮盖而在大气中，长期受风霜雨雪的侵蚀。因此，混凝土耐久性能的首要要求是混凝土必须具备抵御其现场条件破坏的能力；其次还要满足荷载条件、混凝土的碳化、温度应力等要求，尤其对裂缝的控制应十分严格。本文对其耐久性问题进行了探讨。
关键词：桥梁混凝土耐久性问题的探讨
中图分类号： K928.78 文献标识码： A
一、桥梁混凝土结构耐久性的影响因素
1、环境因素。环境因素对混凝土结构有重要影响，国家于2002年出版的《新混凝土规范》中将混凝土结构所处的环境类别进行了划分，增加了有关耐久性的规定。因为混凝土的抗拉程度相比抗压程度较低，冲击载荷、环境湿度、雨淋、日晒、环境温度、以及早期水化热的影响，很容易使混凝土结构出现开裂，开裂后，大气中的一些水分子、氯离子就可能从裂缝侵入到混凝土内部，使钢筋发生腐蚀、钝化，破坏了混凝土与钢筋表面的化学胶结力，最终导致混凝土构件强度和刚度逐渐减弱，结构的耐久性也随之降低。
2、设计理论不完善。目前我国桥梁工程设计中普遍重视结构的建造，轻视结构的检测与维护；重视结构承载力极限状态的分析，轻视正常使用状态的分析；重视强度设计，轻视乃至忽略结构耐久性设计。上述设计观念的不完整，将直接导致设计规范中缺乏耐久性设计。目前许多设计人员不能够从结构体系、材料、构造、维护等方面以及从设计、施工、运行全过程加强和保证结构的耐久性和安全性。直接导致设计出来的桥梁结构有些混凝土强度过低，钢筋直径过细，保护层厚度过小；有些计算图示不明确，造成局部受力过大；有些存在结构整体和延性不足，冗余性小，这些因素都会削减桥梁结构的安全性和耐久性。
3、施工因素。因为施工过程中因素多变，桥梁的结构质量很容易受到影响，进而影响桥梁结构的耐久性。例如混凝土配合比计量不准，变异性较大；拆模过早或者拆模方法不当，容易引起早期裂缝；混凝土浇筑中控制措施不当，容易出现漏筋现象。因此，即使桥梁结构耐久性设计的非常完美，如果设计方案不能在施工过程中得到贯彻，结构的耐久性也很难得到保障。
4、管理水平。目前报道的一系列桥梁安全性、耐久性差的现象，一般都是由于管理腐败和野蛮施工造成的。特别是一些短期内发生诸如突然倒塌之类的事故，多半是由于施工质量没有达到规范和设计要求，例如出现偷工减料、以次充好、施工工艺不合格、施工材料强度不足等现象，其实上述问题的根本原因还是在于工程中的管理问题。
二、如何提高桥梁混凝土结构的耐久性的具体方法
1 、重视混凝土桥梁耐久性的设计
考虑到混凝土桥梁耐久性的多方面因素，在设计时必须从材料、环境等各个因素着手，不断完善混凝土桥梁的耐久性设计，有效减少其维修费用并延长结构的使用年限。混凝土桥梁的耐久性应根据其周围的环境类别以及桥梁设计使用年限进行规划设计。只有保证措施得当才能有效的延长桥梁的使用年限。目前我国大部分大型桥梁都实行终身负责制，这将有利于保证桥梁结构的耐久性。设计中增加桥梁耐久性比较常见的措施主要有加大桥体内部混凝土保护层的厚度，降低水中氯化物对钢筋的腐蚀作用，延缓或阻止钢筋钝化膜的破坏；适度增大桥体的结构尺寸，减少配筋密度过密的情况，降低混凝土浇筑难度，使骨料均匀分布，增大混凝土密实度，从而提高桥梁的防撞击能力，保证防撞系统与主体结构的耐久性。
2、加大桥梁结构的混凝土保护层厚度
混凝土的保护层能够充分保证钢筋与混凝土之间的粘结力,同时,保护层还会对结构中的钢筋起到相应的保护作用,能够有效防止相关的有害介质侵入到桥梁结构的混凝土内部进而会产生钢筋的腐蚀现象。根据相关的实验表明,氯离子扩散到钢筋表面的时间与混凝土的保护层厚度的平方成正比关系,同时,二氧化碳的扩散速度也受到混凝土结构保护层厚度的影响。一般来讲,混凝土结构的保护层越厚,那么钢筋的表面避免受到相应侵蚀作用的时间就越长,同时钢筋受到相应的锈蚀作用的速度也就越慢,结构的耐久性就越强。由此,在结构设计过程中加大混凝土的相应的保护层的厚度能够起到提高混凝土结构的耐久性的目的。
3、在选材方面的的措施
在结构设计中，选择高性能的钢材,例如具有高屈服、高强度以及高水平钢材同样具有较好的断裂韧性、较好的焊接性能以及良好的耐腐蚀性。在设计中运用环氧涂层钢绞线和钢筋,能够有效防止出现钢绞线以及钢筋的腐蚀现象。选择高性能的混凝土, 环氧沥青混凝土使用在桥面铺装中,能够有效增加桥梁结构的强度、耐磨性及密实度,进而能够保证桥面具有更好的耐久性。在进行水中下部的桥墩设计过程中,建议采用具有良好抗渗性能的混凝土，例如普通硅酸盐水泥,相应的水泥标号要大于42.5,同时水泥含量要大于370kg/m3,水灰比小于等于0.45。在进行混凝土的配合比设计中,要对混凝土的有害裂缝进行严格的控制。例如在设计时选择含碱量较低的水泥,避免使用碱活性较多的集料,同时还要避免将含有氧化镁或者硫酸盐的膨胀集料以及生石灰碎块混杂在集料中等。混凝土中氯离子的含量会对钢筋的腐蚀产生极大的影响,在一般情况下,在钢筋混凝土中相应氯盐的掺量不能大于水泥重量的1%,对于掺有氯盐的混凝土必须进行相应的振捣密实工作,而且不适宜采用蒸汽养护的方法。
4、结构或构件选型方面
在进行结构以及构件选型方面尽量选用箱形的断面,这样能够充分提高桥梁结构的整体刚度,同时还能减轻桥梁受到疲劳振动造成的危害。在结构选型时，尽量采用全预应力结构,这样能够对主桥纵、横向都施加相应的预应力,进而保证截面能够在使用阶段不出现相应的拉应力,防止结构出现相应的裂缝现象。 在进行构件断面设计过程中,所配置的钢筋的相应间距应该远近适当,这样能够方便进行混凝土的振捣,同时使混凝土的粗细骨料分布较为均匀,进而能够保证混凝土的密度以及强度。将混凝土外露面的边缘、棱角以及沟槽设置成相应的圆弧形。
5、进行避免梁头和铰缝渗水的现象的设计
在进行旧桥检测以及加固施工的过程中，最常发现的现象是，在空心板封头的位置,受到混凝土开裂以及厚度过薄等因素的影响,水可以通过伸缩缝等部位沿着封头的微小裂缝逐渐渗入到空心板的内部,而且水分会长期对梁体混凝土和钢筋产生腐蚀作用。因此要尤其注意对于封头混凝土施工质量,充分保证混凝土的密实度。在铰缝的位置,由于连接相对较为薄弱, 在使用早期许多桥梁就出现开裂现象。因此,从设计上要采取相关的措施,进而加强铰缝连接的牢固度,减少单板的受力大小,保证桥面防水层的整体性不受到相应的破坏。
6、加强混凝土养护及维修工作
及时到位的养护及维修是保证混凝土桥梁良好耐久性的重要前提，由于工程师对混凝土结构耐久性的认识是逐步深入的，因此部分已建成的桥梁在耐久性方面仍存在个别问题，这也就要求我们对目前建成的部分桥梁采取必要的维修工作以延长其使用寿命。
混凝土的养护包括湿度和温度两个方面，养护不仅仅是控制好混凝土周围环境的湿度，还要控制好混凝土的温度变化，在保湿养护的同时，还应保证混凝土表面的温度与混凝土内部温度以及所接触的大气温度之间不要出现过大的差异，既要保温又要散热，防止温降和温差过大。对于厚度较大的混凝土构件，水化作用所产生的热量会使试件温度持续升高，在炎热气候下有塑料薄膜盖时可以在薄膜外喷洒凉水降低试件温度。当混凝土表面已结硬时，应保证混凝土表面与内部以及大气的温差不能过大，对于水胶比较低的混凝土，浇筑结束时应保证混凝土中的水分不受较大损失。
结束语 ：由于混凝土材料耐久性的不足，进而引起桥梁结构耐久性的不足。调查资料显示，很多桥梁并没有达到设计寿命就提前进入加固维修期，主要原因之一就是其混凝土耐久性不足。现今，我国公路基础设施建设投资力度巨大，如再不着手提高桥梁混凝土的耐久性，将来增加的维修加固以及重建费用将是十分巨大的。
参考文献
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