橋梁混凝土病害及提高其耐久性探討

■崔祥茂

(巴州恒馳工程監理咨詢有限公司，庫爾勒市 841000）

橋梁混凝土病害及提高其耐久性探討

■崔祥茂

(巴州恒馳工程監理咨詢有限公司，庫爾勒市 841000）

伴隨著我國西部大開發進程的不斷推進，新疆巴州橋梁建設的數量以及規模不斷增加。現在鋼筋混凝土是應用最多的橋梁結構，混凝土結構的耐久性一直以來影響著橋梁建筑的發展，本文以新疆巴州地區高筋混凝土橋梁為背景，對其耐久性改進對策進行分析，以期提高橋梁的使用年限，為有效提高橋梁的使用壽命提供理論支持。

橋梁建筑 結構耐久性 配合比設計

0 引言

新疆位于我國西北邊陲與亞歐大陸的腹地，地域十分遼闊，而且擁有十分豐富的油氣資源以及礦產資源，而且也是連接東西地區的重要交通樞紐。與此同時，新疆和周圍國家也有接壤，修建公路交通對促進我國與周邊國家經濟交流的重要渠道。因此，加強新疆交通基礎設施的建設意義十分重大。

伴隨著我國西部大開發戰略開展，很多重大公路交通工程正在火熱的施工。新疆巴州地區位置比較特殊，屬于高寒地區，環境十分惡劣。溫差大，干濕交替十分頻繁，堿集料反應等對混凝土耐久性要求十分高。新疆巴州地區的鋼筋混凝土橋梁是露天工程，會直接受到周圍環境的影響。混凝土凍融碳化、氯鹽腐蝕以及溫差大等物理化學作用對當地鋼筋混凝土橋梁的耐久性提出了極高的要求。

1 新疆巴州地區橋梁混凝土破壞情況

1.1 巴州地區耐久性環境的特征

巴州地區年最大降水量通常保持在600ml左右，季節凍土最大的深度在170cm，年平均溫度為零下4.6℃，這一地區的風向受到地形的影響，冬天沿溪段主導風向為西南風，然而溝谷主要為溝谷風，破面小部分會受到微地形的作用，從而影響風的方向。結合實地調研與有關資料得出，新疆巴州地區存在氯鹽而且混凝土中度飽水。除此之外，當地晝夜溫差比較大，存在巨大的凍融循環情況，在建設橋梁的時候，混凝土構造常常還會受到風侵蝕的影響，因此研究這一地區橋梁混凝土的耐久度十分關鍵。

1.2 橋梁混凝土結構耐久性損壞因素

第一，鹽溶液轉移造成的混凝土腐蝕。正是由于中國新疆地區冬天降雪量比較多，而且氣溫低，天氣嚴寒，所以就需要利用出兵眼進行路面積雪的處理。因為運用了除冰鹽，這就造成了鹽分逐步伴隨著融化的雪水滲透或者是在橋梁的各個結構流走，進而出現了橋梁大面積的腐蝕。

第二，凍融侵蝕損壞。大部分的凍融侵蝕損壞主要產生于暴露在外面的混凝土構造物表面，凍融侵蝕的效果主要表現在混凝土表面的掉落，造成橋梁混凝土掉落或是表層砂漿露出表面，極大的影響了混凝土結構物的早期安全性。

含鹽的環境介質在混凝土硬化之后會污染腐蝕混凝土。混凝土的煙污染中氯化物十分普遍，也最能夠讓混凝土中的鋼筋去鈍化的物質。它會逐步的滲透到混凝土的縫隙之中，從而讓混凝土中的鋼筋受到腐蝕，進而影響混凝土的耐久性。

第三，運用除冰鹽后構成的凍融耦合性侵蝕。因為新疆巴州地區冬天需要使用除冰鹽，從而造成鹽分在凍融環境下受到侵蝕，這種損壞的主要特點為：混凝土構造物表明的保護層比單獨的凍融損壞的保護層脫落更加嚴重，有嚴重性起皮現象，造成橋梁混凝土出現松散的現象，十分容易造成內部配筋的腐蝕與暴露。

混凝土結構鹽凍過程及機理較為復雜，除冰鹽增加了混凝土的滲透壓，飽水度有了極大的提高，結冰的壓力也明顯增加，加速了混凝土的受凍融的損壞。與此同時，混凝土微孔隙中的水，在正負溫度交替影響下，形成的冰脹壓力與滲透壓力聯合影響的疲勞應力，在這種疲勞應力的影響下混凝土從外到里侵蝕破壞。

2 提高混凝土橋梁耐久性技術對策

2.1 混凝土配合比設計

新疆巴州地區橋梁主要結構應用的水泥類型并不一樣，分別使用了天山、青松、南崗三種P.O42.5水泥。這三種水泥的技術性能指標并不相同，對混凝土特性的影響并不一樣。前期對不同種類水泥進行各項測試以后，選擇天山牌42.5水泥進行橋梁耐久性混凝土設計。具體指標如表1所示。

表1 天山水泥各項物理性質試驗結果

為了符合混凝土的工作性以及泵送性能，需要適當的增加砂率。所以，在配合比優化過程中應該將砂率當做一個重要的內容進行思考。

因為大體積承臺混凝土需要降低水熱化，而且還要盡量的減少水泥用量以及用水總量，進而避免混凝土開裂，不應該使用比較大的水膠比。而且，橋梁所處在的凍融環境也要求使用比較小的水膠比。因此，應該將水膠比控制在0.39～0.45之間。體積承臺泵運送混凝土道德高度在60～100m之間，而且砂率應該要比橋梁主塔混凝土所使用的砂率低，因此砂率應該控制在0.4～0.44之間。把高品質粉煤灰添加到大體積混凝土中之后，利用二次水化反應，不但可以極大的減少水泥的使用量，與水化熱，還能夠充分的保障后期混凝土強度的提高。除此之外，針對存在泵送需要的混凝土，其塌落度要逐步伴隨著距離的改變還有泵送高度的改變而發生改變，與此同時，拌合物本身的粘度也會影響管道的阻力，然而高品質粉煤灰中含有豐富的玻璃珠，可以起到良好的滾珠軸承作用，這樣有利于減少運輸阻力，減小混凝土泵送工作壓力，有效的規避塌方。最關鍵的是，粉煤灰可以增強大體積承臺混凝土的耐久性，極大的改善內部混凝土的孔結構，進而提升混凝土自防水的性能，提高橋梁混凝土的耐久性。

2.2 合理應用鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土的特征是與普通混凝土相對比來說，鋼纖維混凝土具備更加明顯的物理學特點，其特征主要表現在以下幾點：

第一，鋼纖維混凝土相比普通的混凝土質量更好，剛度也明顯比普通的混凝土高，而且在普通混凝土性能的基礎上，其抗壓性、抗寒性、抗伸縮性有了明顯的提高；第二，在普通的混凝土中添加鋼纖維會極大的提高混凝土的抗壓力性，讓混凝土單軸的抗拉伸性提高40%左右；第三，抗彎矩性增強了50%～100%。假如混凝土中添加的鋼纖維占據總量的0.4%～2%之間，混凝土自身的抗沖擊性最少能夠提高50%。而且，鋼纖維混凝土還在一定程度上提高了混凝土的固形特點。通常來講，在混凝土中鋼纖維對其抗壓模量的影響并不大，可是卻能夠高效的提高抗拉模量，減少混凝土的收縮性。除此之外，鋼纖維混凝土還能夠提高混凝土抗疲勞性以及抗裂性，通過對鋼纖維混凝土的使用可以極大的提高新疆巴州地區混凝土橋梁的耐久性能。

對于鋼纖維混凝土來講，假如一次性的把鋼纖維直接加進到攪拌機中與混凝土拌合料一同進行攪拌就十分容易產生鋼纖維成團等問題。在這種環境下，要想讓鋼纖維可以充分、勻稱并且隨機性的設計，從而增強鋼纖維混凝土各種性能指標，就需要利用專門性的分散機器把鋼纖維慢慢的放入到攪拌機中進行攪拌。結合過去的實驗經驗得出，在選擇分散機的時候應該選擇功率合適的，而且還需要事先把鋼纖維與混凝土中的細骨料進行定量勻稱的攪拌，然而在選擇鋼纖維的時候也要選擇材質比較好，并且直徑比較粗的鋼纖維，在攪拌機的料斗入口的位置利用振動篩把其逐步投入到混凝土中。

2.3 使用強制性攪拌機

攪拌鋼纖維混凝土的時候，應該注意選擇合適的攪拌機，這對后期使用十分關鍵。一般來說，在選擇攪拌機的時候應該盡可能的選擇強制式攪拌機，而且在攪拌的時候要確定，假如鋼纖維摻入量比較高或者是混凝土塌落性比較小的時候，都能夠極大的減少攪拌機的應用率，有效地規避攪拌機超時運轉情況的出現。在強制式攪拌機不能夠符合現在的使用要求時，還能夠選擇雙錐反轉出料攪拌機開展攪拌工作，其功能以及作用和強制式攪拌機比較相像。

2.4 鋼纖維混凝土成型

由于鋼纖維混凝土具備粗骨料以及砂率比較大以及纖維隨意分布等有關特點，因此在進行鋼纖維混凝土表面處理的時候需要利用真空吸水的技藝，對機械進行抹平處理，從而有效的規避鋼纖維裸露的情況，并且借助壓紋機壓紋的技藝來避免拉毛出現纖維裸露的情況，在拆模以后還應該對纖維裸露情況在短時間內處理完畢。

2.5 鋼纖維混凝土接縫連接

從鋼纖維混凝土特征來說，因為鋼纖維的收縮性比較小而且抗裂性比較高的優點，所以還能夠在條件允許的情況下使用混凝土攤鋪機把其做成整幅式，不設立縱縫，在鋼纖維澆筑達到設計強度的一半以后進行切鋸縮縫。

3 結語

總的來說，我國新疆巴州地區環境十分復雜，橋梁混凝土材料的耐久性以及耐凍性是當前橋梁建設過程中面臨的最主要的問題，在西部大開發建設進程中，為了有效的避免國家的投資因為建設工程項目構造的應用壽命等問題而遭遇到極大的損失，橋梁建筑工人、設計人員以及有關人員就需要注重橋梁混凝土的耐久性問題。

[1]胡秀軍.高原高寒地區路基施工中水草地處理技術研究[J].建筑知識,2017(07）.

[2]許錫甲.高寒地區長大隧道反坡排水施工技術分析[J].路基工程,2017(04）.