高性能混凝土在河北省北部地區(qū)橋梁中的應(yīng)用研究

史 磊

（河北省高速公路京衡管理處，河北 石家莊 050031）

隨著工程結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜化，各種新型結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，工程上對混凝土的強度不斷提出新的要求。并且人們也樂于不斷提高混凝土的強度，來滿足工程安全性能的需求。可是近幾十年來，因強度不足造成的工程事故并不占主要，除了設(shè)計和施工問題之外，由于混凝土結(jié)構(gòu)材質(zhì)劣化而造成的過早失效乃至破壞崩塌事故也都在國內(nèi)外時有發(fā)生，隨著時間的推移，有愈演愈烈之勢。所以，混凝土強度并不能完全滿足各種安全要求，混凝土的耐久性也是考量的重要指標(biāo)。

1 混凝土中的鋼筋腐蝕和劣化

由于鋼筋是復(fù)雜的混合物金屬鐵，各種不同的元素由于電極電位差，會形成腐蝕電池。當(dāng)鋼筋表面的鈍化膜在潮濕環(huán)境中破壞時，就會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。氯離子能破壞鈍化膜，促進鋼筋形成“腐蝕電池”。Cl-的陽極去極化作用，加劇鋼筋腐蝕。Cl-的導(dǎo)電作用，使腐蝕電池運轉(zhuǎn)加快。

在使用環(huán)境中，如有硫酸鹽、各種有機和無機酸等侵蝕性介質(zhì)存在，它們滲入混凝土中，通過物理作用或與混凝土中的不穩(wěn)定成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而引起混凝土組成和結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致性能劣化。硫酸鹽侵蝕造成混凝土外觀和性能的劣化形式主要有三種：酸性劣化、膨脹性劣化和剝蝕劣化，表現(xiàn)為：強度損失、膨脹開裂、表面剝落、表面軟化、質(zhì)量損失等。

2 河北省北部地區(qū)橋梁耐久性現(xiàn)狀調(diào)研

河北省北部地區(qū)地處高緯度寒冷地區(qū)，其橋梁飽受化冰鹽腐蝕（主要橋面系）、結(jié)晶腐蝕、凍融循環(huán)作用、碳化作用。調(diào)查表明，該地區(qū)的橋梁，大多10年左右出現(xiàn)嚴(yán)重的劣化，有些橋梁則不到5年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土剝落現(xiàn)象。

通過對河北省北部山區(qū)干線公路和高速公路上的橋梁調(diào)查（見圖1）發(fā)現(xiàn)，橋梁耐久性差的病害幾乎在所有的橋梁上都有發(fā)生，至少有70%以上的橋梁伸縮縫發(fā)生滲漏水。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的伸縮縫都漏水，下部的蓋梁都存在不同程度的凍傷、鋼筋銹蝕、梁體表面出現(xiàn)裂縫，大多橋梁運營僅10年左右。

圖1 橋梁耐久性病害調(diào)查實照

3 高性能混凝土的推廣應(yīng)用

與普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下獨特的性能：

a）高性能混凝土具有一定的強度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強度，中、低強度亦可；

b）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌合物應(yīng)具有較高的流動性，混凝土在成型過程中不分層、不離析，易充滿模型；泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能；

c）高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的不是混凝土的強度，而是耐久性，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的；

d）高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性，即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

高性能混凝土是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價。為在河北省北部地區(qū)推廣高性能混凝土，結(jié)合河北省北部地區(qū)當(dāng)?shù)馗咝阅芑炷了柙牧犀F(xiàn)狀，提出了該地區(qū)主要原材料的技術(shù)指標(biāo)要求（見表1～表5）。

表1 水泥的技術(shù)要求

表1（續(xù)）

表2 粉煤灰的技術(shù)要求

表3 細(xì)骨料質(zhì)量要求

表4 粗骨料的壓碎指標(biāo)

表5 粗骨料的有害物質(zhì)含量限值

4 結(jié)語

通過對普通混凝土橋梁腐蝕模式的分析研究，結(jié)合河北省北部地區(qū)的橋梁耐久性病害調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混凝土鋼筋的電化學(xué)腐蝕、混凝土劣化是導(dǎo)致混凝土的腐蝕、耐久性差主要原因。為在河北省北部地區(qū)高速公路建設(shè)中推廣高性能混凝土，結(jié)合河北省北部地區(qū)當(dāng)?shù)馗咝阅芑炷了柙牧犀F(xiàn)狀，提出了該地區(qū)主要原材料的技術(shù)指標(biāo)要求，得出了高性能混凝土的評價指標(biāo)。

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