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)也會高達(dá)400 mL。然而，按照降水量進(jìn)行分級，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)氐臅円箿夭詈艽螅兄鴩?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陆貐^(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，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，所以對于橋梁主塔混凝土配合比，除了要對耐久性和強(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 大體積承臺混凝土配合比的優(yōu)化及設(shè)計(jì)

由于大體積承臺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。此外，對于存在一定泵送要求的混凝土，其塌落度會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對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)人員就必須對橋梁混凝土的耐久性提起高度的重視。

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