新疆高寒地區(qū)橋梁混凝土耐久性探析

周真敏

(新疆瀚盛建設(shè)工程有限公司)

1 新疆高寒地區(qū)橋梁混凝土機(jī)理分析及破壞現(xiàn)狀

1.1 氣候環(huán)境調(diào)查及分析

整個(gè)新疆地區(qū)基本上都是位于中部的歐亞大陸，四周高山環(huán)繞，并且距海較為遙遠(yuǎn)，該地區(qū)日溫差和年溫差較大，降雨尤為稀少，屬于非常典型的內(nèi)陸氣候，同時(shí)，新疆地區(qū)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(jù)環(huán)境特點(diǎn)和地區(qū)氣候特點(diǎn)，可以把整個(gè)新疆地區(qū)劃分為北疆和南疆兩部分，并且調(diào)查分析各個(gè)代表性地區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)。

通過大量的資料分析可知，新疆北部地區(qū)的降水相對(duì)較多，絕大部分地帶的平均降水量基本上穩(wěn)定于150～350 mL，甚至一些地區(qū)的降水量有時(shí)也會(huì)高達(dá)400 mL。然而，按照降水量進(jìn)行分級(jí)，新疆地區(qū)屬于半干旱及干旱地區(qū)，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(shí)，新疆地區(qū)有著較為漫長(zhǎng)的冰凍期，根據(jù)調(diào)查可發(fā)現(xiàn)，整個(gè)新疆地區(qū)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(qū)的平均氣溫大概是-20～-15℃，局部地區(qū)還會(huì)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(huán)境的主要特點(diǎn)

新疆果子溝地區(qū)最大的年降水量一般為500 mL，積雪的最大厚度為150 cm，季節(jié)凍土最大深度為170 cm，年平均氣溫為3～4℃，該區(qū)域的風(fēng)向會(huì)受到地形不同程度的制約，冬季沿溪段主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)，而溝谷主要是溝谷風(fēng)，坡面局部會(huì)受到微地形的影響，進(jìn)而影響風(fēng)向。根據(jù)實(shí)地調(diào)查和相關(guān)資料分析，新疆果子溝特大橋的環(huán)境條件是寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)、有氯鹽存在且混凝土中度飽水。此外，新疆果子溝大橋當(dāng)?shù)氐臅円箿夭詈艽?，有著?yán)重的凍融循環(huán)作用，在橋梁的施工過程當(dāng)中，混凝凝土結(jié)構(gòu)物常常還會(huì)受到不同程度的風(fēng)蝕作用。所以，以新疆果子溝大橋?yàn)橐劳衼硌芯啃陆吆貐^(qū)橋梁混凝土的耐久性非常必要。

1.3 橋梁混凝土構(gòu)造物的耐久性破壞

(1)鹽溶液遷移導(dǎo)致的混凝土腐蝕。正是因?yàn)槲覈?guó)新疆地區(qū)冬季降雪較多且十分嚴(yán)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(gè)橋梁結(jié)構(gòu)部位，造成大面積橋梁的腐蝕破壞;(2)凍融侵蝕破壞。多數(shù)的凍融侵蝕破壞出現(xiàn)于暴露在外的混凝土構(gòu)造物表面，凍融侵蝕破壞的效果具體表現(xiàn)為外表面混凝土的剝落，導(dǎo)致橋梁混凝土骨料落樓或者表層砂漿外漏，嚴(yán)重的威脅著混凝土結(jié)構(gòu)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(qū)冬季存在除冰鹽，進(jìn)而使得鹽分在凍融環(huán)境下的混凝土當(dāng)中不斷遷移，從而形成凍融耦合及除冰鹽狀態(tài)下的侵蝕破壞，該類破壞的主要特征是，混凝土構(gòu)造物的表面保護(hù)層比單獨(dú)凍融破壞的保護(hù)層脫落嚴(yán)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(dǎo)致內(nèi)部配筋的腐蝕和裸露。由此可知，新疆干旱地區(qū)的橋梁混凝土所存在的構(gòu)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(yōu)化及配合比設(shè)計(jì)

2.1 主塔混凝土配合比的優(yōu)化及設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)要求可知，橋梁主塔為C50的主塔混凝土強(qiáng)度等級(jí)，同時(shí)在施工過程中應(yīng)當(dāng)保證混凝土能夠達(dá)到100 m的泵送高度，要求塌落度為180～200 mm，所以對(duì)于橋梁主塔混凝土配合比，除了要對(duì)耐久性和強(qiáng)度等方面加以考慮以外，還應(yīng)當(dāng)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(shí)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(tái)混凝土配合比的優(yōu)化及設(shè)計(jì)

由于大體積承臺(tái)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(yīng)當(dāng)使用較大的水膠比。與此同時(shí)，橋梁所處的凍融環(huán)境也切實(shí)的要求采用相對(duì)較小的水膠比。所以，應(yīng)當(dāng)取0.39～0.45的水膠比范圍。大體積承臺(tái)泵送混凝土的高度是60～100 m，并且砂率應(yīng)當(dāng)稍微小于橋梁主塔混凝土所采用的砂率，所以，砂率應(yīng)當(dāng)采用0.40～0.44的砂率范圍。在將優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻入到大體積混凝土當(dāng)中以后，借助于二次水化反應(yīng)，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(qiáng)度的增長(zhǎng)。此外，對(duì)于存在一定泵送要求的混凝土，其塌落度會(huì)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(shí)拌合物自身的粘度也會(huì)對(duì)泵送管道的阻力造成直接的影響，而優(yōu)質(zhì)粉煤灰當(dāng)中所富含的玻璃珠能夠發(fā)揮出相應(yīng)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(fù)荷，避免塌落度損失。最重要的是，粉煤灰能夠加強(qiáng)大體積承臺(tái)混凝土的耐久性，大大的改善內(nèi)部混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的自防水性能和自密實(shí)性能，橋梁混凝土耐久性隨之得以改善。

3 結(jié)束語

總而言之，我國(guó)新疆地區(qū)環(huán)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(gè)尤為突出的問題。在建設(shè)開發(fā)西部的過程中，為了避免國(guó)家的投資因建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)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(shè)施工人員、設(shè)計(jì)人員及其他相關(guān)人員就必須對(duì)橋梁混凝土的耐久性提起高度的重視。

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［3］劉賀.跨海橋梁混凝土耐久性初探［J］.城市道橋與防洪，2010，(12).

［4］王海偉，谷萬鵬.淺談橋梁加固措施及如何增強(qiáng)橋梁混凝土耐久性［J］.黑龍江科技信息，2009，(29).