提升橋梁耐久性的施工改進技術探討

摘要：著重針對我國公路橋梁在施工與質量控制環節存在的對耐久性影響的問題，進行總結、補充完善和技術提升研究，提高我國公路橋梁耐久性的施工及質量控制實用技術，為完善公路橋梁施工和質量控制等相關技術規范，提升我國公路橋梁的建設質量提供一些技術支撐。

關鍵詞：橋梁耐久性；施工改進；質量控制

1 引言

隨著交通事業的飛速發展，橋梁作為交通樞紐，發揮著越來越重要的作用，已成為地區經濟發展的紐帶。特別是近幾十年來，我國興建了很多各種類型的公路橋梁、鐵路橋梁、鐵路公路兩用橋梁、城市橋梁及立交橋等。然而，這些橋梁，尤其是鋼筋混凝土橋梁，在使用過程中出現了許多缺陷和問題，包括結構開裂、鋼筋銹蝕、混凝土老化和裂化等現象，使得許多橋梁在沒有達到預定的使用年限，就出現耐久性能嚴重退化現象，有的甚至坍塌等毀滅性事故，造成非常嚴重的經濟損失[1，2]。事實上，造成這些缺陷和問題的原因很多，有的是由于結構的設計抗力不足造成的，有的是由于使用荷載的不利變化造成的，有的跟施工及其他因素有關，但更主要的原因是由于橋梁結構的耐久性不足造成的。橋梁的耐久性能不足，已成為社會各界高度關注的問題。耐久性的提高將是21世紀橋梁技術進步的重要標志之一。

2 研究現狀

雖然許多國家的混凝土結構設計規范中，都明確規定了鋼筋混凝土結構必須具有安全性、適用性與耐久性，但這一宗旨并沒有充分地體現在具體的設計條文中。從國內外混凝土結構耐久性設計方法來看，基本上都是從混凝土材料組成、混凝土工程的施工工藝和混凝土結構的耐久性構造要求兩個方面來保證結構在預期使用年限內的耐久性能。但是，一般僅是簡單規定保護層厚度、最小水泥用量或最大水灰比和與裂縫寬度計算式相結合的最大裂縫寬度。因而，使得在以往的甚至現在的結構設計中，普遍存在著重強度設計而輕耐久性設計。

實際上，我國現行的《混凝土結構設計規范》和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》中，除了一些保證鋼筋混凝土橋梁結構的耐久性構造措施外，只是在正常使用極限狀態驗算中控制了一些與耐久性涉及有關的參數，如構件的裂縫寬度等，但這些參數的控制對結構耐久性設計不起決定性的作用，并且這些參數也隨時間的變化而變化。

許多設計人員往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、構造、材料等方面去加強和保證結構的耐久性。設計中存在的計算模型不合理，結構受力假設與實際受力不符，結構整體性和延性不足，冗余性??；混凝土強度等級過低、保護層厚度過薄；鋼筋直徑過細、構件截面過??；橋面積水滲漏等問題都削弱了結構耐久性，會嚴重影響橋梁的安全性。

3 提升混凝土施工質量改進技術與質量控制方法

3.1 提升混凝土質量的施工改進技術與質量控制方法

根據各地的原材料質量情況，利用正交試驗的方法對混凝土耐久性的各種影響因素如原材料、摻和料、外加劑以及他們的交互作用進行混凝土配合比試驗研究，選擇能滿足混凝土耐久性要求的最佳配合比。主要從集料的級配、摻和料摻量及水灰比三個方面進行研究。

（1）配制耐久性混凝土的一般原則：選用質量穩定、低水化熱和含堿量偏低的水泥，盡可能避免使用早強水泥和C3A含量偏高的水泥；選用堅固耐久、級配合理、粒形良好的潔凈集料；)使用優質粉煤灰、礦渣等礦物摻和料或復合礦物摻和料；一般情況下，礦物摻和料應作為耐久性；混凝土的必需組分；使用優質引氣劑，將適量引氣劑作為配制耐久性混凝土的常規手段；盡量降低水灰比，采用高效減水劑。

（2）新《公路橋規》對混凝土品質的主要要求

1) 混凝土的水灰比。據研究表明，水灰比越大，導致空隙率增大，密實度降低，使混凝土滲透性加大，增大氯離子的擴散系數，使鋼筋銹蝕速度加快；水灰比越大，混凝土碳化速度也加大；研究表明，混凝土的抗凍性及抗鹽凍性隨水灰比的降低而提高。因此，規范規定了，根據使用環境的不同所允許的最大水灰比。環境越惡劣，允許最大水灰比越小。

2) 混凝土的水泥用量。水泥用量越大，則單位體積砼中可碳化物質的含量越多，從而碳化速度越慢。規范規定了按環境不同所允許的最小水泥用量，環境越惡劣，允許最小水泥用量越大。

3) 混凝土的強度等級。原規范規定的混凝土最低強度等級太低(C15)，使得混凝土的密實度、抗滲性、耐碳化及抵抗外界不利介質侵蝕能力差，現行規范把混凝土最低強度等級提高為C25。

4) 外加劑。在混凝土中摻入減水劑，可以減少用水量，提高混凝土的抗滲性；配制混凝土時摻引氣劑，使混凝土的空隙率和孔結構得到改善，提高混凝土的抗凍性和抗滲性，因此，有抗凍和抗除冰鹽剝蝕要求的結構混凝土，采用摻高效減水劑和適量的引氣劑，新規范還規定了結構混凝土的抗凍和抗滲等級。

5) 控制混凝土中的最大氯離子含量來控制鋼筋銹蝕，通過控制混凝土的最大堿含量方式控制混凝土的堿集料反應。

6) 水泥品種、摻合料。經試驗表明，不同品種水泥制成的混凝土，其抗凍性差異很大，所用水泥應優先采用硅酸鹽水泥或普硅水泥。在混凝土中摻人適量的粉煤灰、硅粉等摻合料，可改善混凝土的抗凍性，摻合料可降低氯離子的有效擴散系數，從而延緩鋼筋銹蝕的開始時間和降低銹蝕速度。

3.2 提升混凝土澆筑質量的施工改進技術與質量控制方法

(1) 施工配合比的確定。試驗室配合比是以干燥材料為基準，而實際施工現場存放的砂、石料都含有一定的水分并且含水率經常變化，所以應隨時測定現場砂石的含水率，及時調整使用配合比，為了保證混凝土質量，應加大砂石含水量測定的頻率。

(2) 混凝土振搗。振搗器有插入式和附著式兩種，插入式振搗器能在插入附近局部地很好振搗，但作用范圍小，相反，附著式振搗器沿模板的振動范圍大，但不能很好振搗特定部位，向模板內部傳遞的振動作用不太深，這兩種振搗方法各有優缺點，本課題將結合這兩種振搗器的特點，根據混凝土的施工部位、鋼筋的布置情況以及施工工藝要求，進行振搗方式的試驗研究，并對試驗樣品，進行耐久性評價，最后根據測試結果，選取提高混凝土耐久性的振搗施工方法。

(3) 混凝土養護。結構表面混凝土的耐久性在很大程度上取決于施工養護過程中的濕度和溫度控制，因此在養護期內應嚴格控制混凝土表面的濕度和溫度。

目前混凝土養護主要有撒水養護、蓄水養護、覆蓋養護及養護劑養護，各自具有不同的有點，主要根據施工部位、施工季節及現場的具體情況確定，選擇有利于提高混凝土耐久性的養護方法。

3.3 提升混凝土施工接縫質量的施工改進技術與質量控制方法

（1）水平接縫的施工

在施工過程中，若上下兩層混凝土之間施工齡期相差過大，會造成上下兩層混凝土之間收縮差大，從而混凝土出現開裂問題。為了防止新舊混凝土的水平接縫成為結構的薄弱面，在下一層混凝土的施工過程中保證混凝土結合面泛出的水泥浮漿少，混凝土不能離析。下一層混凝土表面鑿毛處理必須選擇合適的時間，過早會破壞混凝土表面質量，太晚會加大施工難度。上層混凝土澆注前接縫表面必須清洗干凈，并使舊的混凝土表面充分吸水，但不能有多余水，在混凝土澆注過程中應充分振搗，澆注完成后注意養護。

（2）豎向接縫的施工

1) 混凝土表面鑿毛處理。豎向接縫施工時使用模板，但模板盡可能在混凝土硬化后拆除，進行接縫表面鑿毛，過早會破壞混凝土表面質量，太晚會加大施工難度。

2) 混凝土澆筑工藝研究。澆筑前接縫表面必須清洗干凈，并使舊的混凝土表面充分吸水，但不能有多余水，在混凝土澆筑過程中應充分振搗，同時注意澆筑順序，先澆筑結構變形大的一端，再進行接縫部位混凝土澆筑，在整個混凝土澆筑過程中，接縫處的模板不能產生變形。

4 結語

鋼筋混凝土橋梁耐久性問題產生原因通常是由設計和施工等綜合原因引起的，目前由于施工技術和操作人員的專業水平的限制，在進行橋梁施工過程中的造成的耐久性損失更嚴重。所以，我們必須嚴格按照施工規范進行操作，并且利用施工現場，從實驗的角度研究更合理更科學的施工技術，以提高施工質量。

參考文獻：

[1] 呂享安， 閻偉. 橋梁耐久性不足的成因及改進措施[J]. 中國房地產業， 2011，(3).

[2] 朱勁松， 高嫦娥. 退化鋼筋混凝土橋梁概率耐久性評估方法[J]. 東南大學學報（英文版）， 2011，27(1).