公路混凝土桥梁耐久性研究与探讨

公路混凝土桥梁耐久性研究与探讨

石雷杰1王晓光2徐小涛3

1身份证号码：410881198703020634；2身份证号码：410223198705070032；3身份证号码：410381199005264016

摘要：随着经济的发展和社会的进步，在公路桥梁的设计当中,必须要具有良好的耐久性以及安全性这是确保桥梁质量的一项关键因素是不可或缺的应控制好。作为桥梁设计师在对桥梁进行设计时必须要详细的分析出它的耐久性措施加果发生问题时怎样可以及时的进行解决并且通过实践经验对设计重点进行全面的剖析要确保桥梁在使用的过程当中的稳定性以及确保它具有一定的安全性避免事故的发生还应满足车辆行驶的要求。由于应用混凝土原材料是桥梁建设当中不可缺少的一项材料启也是最经济并且耐久性较好的一种原材料担是浮昆凝土会受到自身因素以及环境因素的影响也就降低了其耐久性。本文主要通过在桥梁设计当中所存在的不利因素进行充分的研究分析,提出相应的解决措施,为桥梁事业尽一份力量。

关键词：公路混凝土；桥梁耐久性；研究与探

引言

钢筋混凝土结构是目前应用较广的桥梁结构形式,它关系着国计民生，对国家的经济发展和人民生活的改善起着十分重要的作用。近20年来，由于设计、施工、车辆超载、环境侵蚀和人为因素等的共同作用,使得许多桥梁出现程度不同的性能损伤。损伤无疑将对桥梁结构的正常使用产生重大影响。我国的桥梁工程中，80%以上采用钢筋混凝土结构。随着桥梁结构老化和环境污染加重,其耐久性问题也越来越多地引起广大科技工作者的关注。为了有效控制既有桥梁的性能下降和耐久性降低,保障桥梁结构的安全性，结合工程实际及时地对桥梁结构进行性能检测与评价分析是十分必要的。

1公路桥梁混凝土耐久性影响因素分析

1.1开裂的影响

混凝土结构的裂缝可分为荷载裂缝和非荷载裂缝。荷载裂缝主要出现在后期，混凝土结构开始承受各种形式的荷载作用，当荷载超过混凝土结构所能承受的极限时便出现荷载裂缝，这类情况可以通过增加构造钢筋数量、改变混凝土结构形状等方法来解决。而非荷载裂缝则主要是由混凝土自身的变形引起的，包括化学收缩、自身体积变形等等。据统计，实际工程结构中，因荷载产生的裂缝占比达15%，而因变形产生的裂缝占比达85%，即非荷载裂缝是造成钢筋混凝土结构耐久性下降的主要因素。非荷载裂缝按照形成时期可以分为两种，第一种是在混凝土凝结硬化早期，自收缩和温缩产生内应力，此时的混凝土结构强度不足以抵挡这部分内应力，造成混凝土开裂;第二种是在后期使用阶段，干燥收缩变形加剧混凝土内应力的积累，导致开裂。研究表明，已有裂缝的扩展比新生裂缝容易。即使混凝土早期未开裂，已产生的应力未消除，在后期使用阶段由于荷载作用及自身的干燥收缩变形，产生新的内应力，叠加后的总体应力超过混凝土的抗拉强度，就可能形成新的裂缝。

1.2环境侵蚀因素

①冻融因素。主要表现为环境湿度大于80%和冬季水位有较大变动。处在此类环境中的桥梁混凝土结构构件，常常会发生冻融损伤，从而导致构件表层混凝土的疏松、剥落。②氯离子、硫酸盐和碱集料反应。在氯离子侵蚀环境下，由氯盐渗透引起的钢筋锈蚀，是影响结构耐久性的最主要的因素。硫酸盐溶解后可与已硬化的水泥浆发生反应，导致混凝土的开裂及破坏。氯盐对结构混凝土本身也有一定的破坏作用，如盐结晶腐蚀、加速冻融破坏、激发碱集料反应等。集料中活性成分与混凝土中的水泥质材料、裂隙水中的碱等形成碱集料反应，生成膨胀物引起混凝土膨胀开裂，导致结构耐久性下降。

2公路混凝土桥梁耐久性措施

2.1改进结构设计

①选用合理结构体系，改善结构受力。如预制结构应根据受力需要设置必要的横隔板；优化钢束设置，适当增加应力储备；优化支撑系统，避免因施工不当造成后期单板受力。②加大混凝土保护层厚度，加强构造钢筋、抗裂钢筋，防控混凝土裂缝宽度等。规范中对混凝土最小保护层厚度均作出了规定，本次公路规范中修订了保护层厚度以最外侧钢筋外缘起算。③水是诱发侵蚀的主要通道，应完善结构的防排水设计，如桥面防水层的设计、泄水管的设置，护栏外包或悬臂端设置滴水槽，齿板处涂防水层、伸缩缝、桥台处的排水设计等。④加强附属结构设计，如桥梁与路基护栏的过渡泄水管孔径、材质的选择、伸缩缝型号的选择及施工等。

2.2强化施工质量控制

施工质量是混凝土耐久性的决定性因素，再优秀的设计、在优质的原材料、再优化的配合比，也需要施工质量的保障来体现。为做好施工质量控制，一是要加强混凝土技术人员培训，提升专业技术水平，实现对混凝土状态的随时有效调整;二是要加大施工配合比复合频率，每天监测砂石料含水率变化，每批水泥、外加剂均开展相容性试验，及时调整生产配合比，确保混凝土自身质量的稳定;三是强化混凝土运输管理，杜绝运输过程中加水现象;四是优化浇筑、振捣工艺，全面提升混凝土施工密实性和均匀性，切实提升混凝土施工质量;五是制定科学合理的养护方案，有效降低混凝土收缩、减少早期微裂纹。

2.3加强耐久性设计

将环境作用按其严重程度划分成几个等级，在工程类比的基础上，对于不同环境作用等级下的混凝土结构构件，由规范直接规定材料的耐久性要求（通常用混凝土的强度、水胶比、胶凝材料用量指标等表示）和钢筋保护层厚度等构造要求，以满足结构的耐久性需要。设计是保证混凝土结构耐久性的关键步骤，只有措施适当，才能有效保证结构的使用年限，要增强设计人员的结构耐久性意识，针对不同功能、不同使用环境采取不同的结构耐久性保证措施，如增大钢筋保护层厚度、避免小尺寸截面、优化结构配筋等。对桥梁的整个结构施工工艺以及内部构造等都要引起足够的重视从而提高桥梁的使用质量。对此,在进行施工过程当中必须要做好工艺技术的控制管理工作艰据图纸的实际要求做好调研必须要确保桥梁要具有一个良好稳定性以及耐久性。对此我们要做到以下几点提高桥梁设计在结构管理上的细节要求其中要加强对构造钢筋的设计,必须应用防腐涂装,防止裂缝以及控制应力等要求。必须要对桥梁材料进行认真的分析研究撇好统筹工作从而确保桥梁达到质量的要求符合规定。在桥梁主体结构的设计上要充分的考虑到它的耐久性问题从而提高桥梁的使用率。在桥梁使用时必须要定期的进行维护检查,重点要检查它的上,下部主要构件,发现病害要及时解决必要时也可以对其做涂层防护处理,从而来提高桥梁的耐久性。

2.4提升材料品质

混凝土材料的耐久性是混凝土结构耐久性的基础和前提，为提高混凝土材料的耐久性，一是对砂石料和外加剂严格把关，确保原材料品质;二是优化混凝土配合比设计，减小混凝土的孔隙率，增大其密实度;三是应用高活性矿物掺合料，降低混凝土水化热，减少混凝土收缩;四是提升钢筋的耐腐蚀性能，涂覆耐腐蚀涂层，掺加阻锈剂。采用高密实度具有良好防水性能的混凝土铺装桥面是提高结构耐久性的重要措施。预防桥面铺装层混凝土纵向开裂，防水层是桥面铺装的重要组成部分，积极推广化学防水为桥梁防水层设计提供了新思路。

结语

我国公路桥梁混凝土存在的耐久性问题主要是由于设计对耐久性考虑不充分、施工缺乏长期有效的耐久性防护措施、原材料波动难以控制、后期养护管理不重视等。本文从公路桥梁混凝土耐久性存在的具体问题的入手，逐项分析其影响因素，并针对性提出了相应的改善措施，以期对当前公路桥梁混凝土的设计与施工提供参考。

参考文献：

［1］武海荣．混凝土结构耐久性环境区划与耐久性设计方法．浙江大学，2012．

［2］吴海军，陈艾荣．桥梁结构耐久性设计方法研究．中国公路学报，2004(03):60－64．

［3］肖前慧．冻融环境多因素耦合作用混凝土结构耐久性研究．西安建筑科技大学，2010．