淺析混凝土橋梁耐久性研究

【摘 要】本文在分析影響混凝土橋梁耐久性各方面因素的基礎上，相應提出了提高混凝土橋梁耐久性的不同措施，對推動我國混凝土橋梁的耐久性研究提供了理論基礎。

【關鍵詞】混凝土橋梁；耐久性；研究

1 影響混凝土橋梁耐久性的因素

1.1 混凝土橋梁設計體系不完善

許多混凝土橋梁的設計大多只能滿足設計規范中對結構強度計算上的安全度需要，而忽略了對橋梁的結構材料、結構構造、結構體系、結構維護及結構耐久性等各方面問題的全面考慮。有的橋梁在結構整體設計和延性設計方面存在不足，冗余較??；而有的橋梁則是在計算結構簡力圖和傳力路線時不夠明確，使得橋體局部受力過大；還有的橋梁其混凝土強度等級較低、鋼筋保護層厚度設置較小、構件截面過小、鋼筋直徑過細，從而影響橋梁的整體強度和剛度。以上問題都大大削弱了混凝土橋梁結構的耐久性甚至安全性。此外，還有一部分設計未能將一些特殊情況（如風災、地震、挖沙、船撞等）考慮到，這就有可能引起橋體在以后的使用過程中結構發生破壞，造成橋梁的安全性嚴重不足。

1.2 橋體鋼筋銹蝕

橋梁內部受力鋼筋的銹蝕將導致鋼筋的有效受力截面下降，而且銹蝕后的鋼筋體積將有一定的膨脹又會加劇混凝土的開裂以及表面混凝土的成塊脫落，降低橋梁構件的截面面積。隨著橋梁使用年限的增大，鋼筋的銹蝕程度將逐漸增大，鋼筋與混凝土之間的粘結力也急劇減小，從而使構件的承載能力大幅降低?；炷灵_裂后又會使混凝土保護層下側的鋼筋暴露在空氣當中，加快這部分鋼筋的銹蝕速度，形成惡性循環。引起鋼筋銹蝕的原因主要有因混凝土碳化而引起的鋼筋混凝土結構保護層PH值下降，破壞了氧化鐵薄膜，氧化鐵薄膜被破壞后，鐵原子就會與水和氧氣共同發生化學反應形成鐵銹，引起鋼筋銹蝕。

1.3 混凝土的凍融破壞

混凝土是一種多孔隙的復合材料，其外部的水分可以透過毛細作用進入到混凝土的孔隙中。但當周圍溫度降至冰點以下時，混凝土孔隙中的水就會凍結膨脹，體積增加約9%，當混凝土92%的孔隙充水時，水在結冰后就會產生內應力。溫度較低時，混凝土孔隙體積膨脹，孔壁受壓變形，而溫度升高后孔隙內的冰融化，就可能會使孔壁產生拉應力，這樣經過反復凍融，當作用于孔壁上的拉應力超過了混凝土的極限抗拉強度時就會產生微裂縫，經過一定次數的凍融循環后混凝土就會開裂甚至崩裂。很多橋梁工程中所用的混凝土密實性較差，其抗滲性能也較差，很有可能導致更多的水分進入混凝土內部，從而加速混凝土結構的凍融破壞。

2 提高混凝土橋梁耐久性的具體措施

混凝土橋梁耐久性的降低是由多方面因素共同作用的結果，有許多不確定因素相互影響、相互制約，是一種由多種隨機因素綜合作用并隨時間隨機變化的過程。這就大大增加了解決橋梁耐久性問題的復雜性，因此，提高混凝土橋梁結構的耐久性必須從諸多方面綜合考慮。

2.1 重視混凝土橋梁耐久性的設計

考慮到混凝土橋梁耐久性的多方面因素，在設計時必須從材料、環境等各個因素著手，不斷完善混凝土橋梁的耐久性設計，有效減少其維修費用并延長結構的使用年限?；炷翗蛄旱哪途眯詰鶕渲車沫h境類別以及橋梁設計使用年限進行規劃設計。只有保證措施得當才能有效的延長橋梁的使用年限。目前我國大部分大型橋梁都實行終身負責制，這將有利于保證橋梁結構的耐久性。設計中增加橋梁耐久性比較常見的措施主要有加大橋體內部混凝土保護層的厚度，降低水中氯化物對鋼筋的腐蝕作用，延緩或阻止鋼筋鈍化膜的破壞；適度贈大橋體的結構尺寸，減少配筋密度過密的情況，降低混凝土澆筑難度，使骨料均勻分布，增大混凝土密實度，從而提高橋梁的防撞擊能力，保證防撞系統與主體結構的耐久性。

2.2 在施工工程中重視橋梁的耐久性問題

施工工程對混凝土橋梁結構的耐久性具有舉足輕重的影響作用，在施工過程中必須滿足施工規范、施工質量檢驗標準以及設計要求，對施工質量必須進行嚴格控制。在施工中必須控制好以下幾點：（1）控制混凝土水泥用量和水灰比。在海水水位變化區和大氣區等侵蝕環境下，混凝土的水泥用量不得低于360kg/m3，水灰比不得低于0.5，在海水浪濺區水泥用量及水灰比則分別不得低于400kg/m3和0.4，在海水水下區分別不得低于300kg/m3和0.5。（2）限制混凝土中各種組成材料中氯離子的有效含量，在侵蝕環境下普通混凝土水泥用量應低于0.10%，預應力混凝土水泥用量則應低于0.06%。（3）確保混凝土所采用的集料不會使混凝土發生超過容許值的堿骨料反應，保證混凝土試件在6個月內的膨脹率不超過0.1%。（4）在環境惡劣部位應優先采用強度高、工作性強、耐久性好的高性能混凝土（5）施工中應注意對鋼筋保護層的施工，確保鋼筋保護層的厚度。（6）對大體積混凝土應采用分層澆筑法，加強養護和溫控措施，設置冷卻水管防止水化熱裂縫的產生。（7）對設計中要設置環氧涂層鋼筋的混凝土結構，在施工中應特別注意不要對環氧涂層產生破壞，否則會導致鋼筋加劇腐蝕。（8）在施工過程中應避免發生泌水、離析等現象，在鋼筋密集區應加強振搗密實。（9）對加入減水劑、引氣劑、阻銹劑等外加劑的混凝土應進行充分攪拌，增加外加劑的防腐效果。（10）預應力混凝土的施工應盡量采用真空壓漿，保證管道壓漿密度，防止預應力材料銹蝕。（11）在混凝土的養生過程中，應加強保水養護。對外露面做到保濕保溫，應在混凝土達到足夠強度時再進行脫膜。

2.3 采用高性能混凝土

高性能混凝土不論是從強度還是耐久性都優于一般的普通混凝土，高性能混凝土中通常會加入比水泥顆粒小約100倍的膠凝材料，并使用高效減水劑降低混凝土水灰比，這將有效減小骨料與膠凝材料間的孔隙率，改善混凝土的滲透性，有力的提高混凝土的耐久性。此外，由于高性能混凝土能夠大大的降低構件的截面尺寸，與采用普通混凝土相比在經濟上也具有一定優勢，因而在混凝土橋梁工程中應優先使用高性能混凝土。

2.4 加強混凝土養護及維修工作

及時到位的養護及維修是保證混凝土橋梁良好耐久性的重要前提，由于工程師對混凝土結構耐久性的認識是逐步深入的，因此部分已建成的橋梁在耐久性方面仍存在個別問題，這也就要求我們對目前建成的部分橋梁采取必要的維修工作以延長其使用壽命。

混凝土的養護包括濕度和溫度兩個方面，養護不僅僅是控制好混凝土周圍環境的濕度，還要控制好混凝土的溫度變化，在保濕養護的同時，還應保證混凝土表面的溫度與混凝土內部溫度以及所接觸的大氣溫度之間不要出現過大的差異，既要保溫又要散熱，防止溫降和溫差過大。對于厚度較大的混凝土構件，水化作用所產生的熱量會使試件溫度持續升高，在炎熱氣候下有塑料薄膜蓋時可以在薄膜外噴灑涼水降低試件溫度。當混凝土表面已結硬時，應保證混凝土表面與內部以及大氣的溫差不能過大，對于水膠比較低的混凝土，澆筑結束時應保證混凝土中的水分不受較大損失。

2.5 在鋼筋表面涂刷防腐蝕涂層

鋼筋表面防腐涂層的致密性一定要好，否則水分、空氣中的氧以及其他腐蝕性介質則會穿透涂層產生電子傳遞現象，加速鋼筋銹蝕。同時還應保證涂層與鋼筋間的粘結力，涂層要具有良好的抗變形、抗磨擦等物理力學性能。

3 結語

提高混凝土橋梁耐久性的基本途徑就是增加混凝土本身的密實性，提高鋼筋的混凝土保護層厚度，同時還應完善施工管理，提高施工隊伍素質，并采用先進優異的施工工藝。提高混凝土橋梁耐久性對人民生活、經濟發展以及國防建設都具有舉足輕重的意義。

參考文獻：

[1]張彬， 張建平. 混凝土橋梁結構耐久性及對策 [A] . 森林工程， 2002，21(05):49- 56.

[2]張顯軍， 白馨梅， 李德海. 混凝土橋梁耐久性影響因素分析及提高防治[A]. 科技與經濟.2006 (04):04-07.

[3]王百成， 張顯軍， 王景波. 鋼筋混凝土橋梁的耐久性[B]. 公路. 2006(06):33-37.