郝東洪

中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司東北分公司 遼寧 沈陽(yáng) 110034

混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下及環(huán)境介質(zhì)反復(fù)作用下抵抗各種破壞因素，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。在規(guī)定的使用年限內(nèi)，不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力。混凝土結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的耐久性應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)使用年限及其相應(yīng)的極限狀態(tài)和不同的環(huán)境類別及其作用等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同一結(jié)構(gòu)中的不同構(gòu)件或同一構(gòu)件中的不同部位由于所處的局部環(huán)境條件有異，應(yīng)予區(qū)別對(duì)待?；炷恋哪途眯院蜆蛄旱陌踩悦芮邢嚓P(guān)，改善橋梁混凝土的耐久性，提高橋梁的安全性和使用壽命是一個(gè)重要的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

1 影響橋梁工程混凝土耐久性的主要因素

1.1 氣候條件

由于溫度的變化，會(huì)引起混凝土的膨脹和收縮。凍融因素是導(dǎo)致混凝土劣化的普遍因素之一?；炷猎O(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮凍融循環(huán)的發(fā)展次數(shù)和冰凍條件?；炷潦且环N多孔隙的復(fù)合材料，孔隙中可能進(jìn)入外部水分。溫度降低到冰點(diǎn)以下時(shí)，孔隙中的水就會(huì)凍結(jié)，體積就會(huì)增加，孔隙就會(huì)受到壓力影響而變形，融化以后又會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在反復(fù)的凍融下，如果混凝土的極限抗拉強(qiáng)度比孔壁的拉應(yīng)力低，就會(huì)出現(xiàn)裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土的崩裂[1]。混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性能有關(guān)，如果密實(shí)性低，就會(huì)有許多水分進(jìn)入，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)。因此需要提高抗凍融能力，降低水灰比，或者采用引氣劑，提高抗凍性能。

1.2 暴露條件

橋梁混凝土的耐久性受混凝土的耐腐蝕性的影響，混凝土本身有氯離子，在擴(kuò)散中會(huì)進(jìn)入內(nèi)部污染混凝土，降低混凝土的性能。氯離子的穿透能力比較強(qiáng)，滲透擴(kuò)散能力也很強(qiáng)，容易引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂[2]。氯化物侵蝕形成的銹蝕產(chǎn)物，也會(huì)影響混凝土的結(jié)構(gòu)，從而影響橋梁的壽命。氯化物的銹蝕速度與水灰比、pH、水泥用量和保護(hù)層厚度有關(guān)。

1.3 荷載條件

荷載條件也是影響混凝土耐久性的重要因素，包括風(fēng)、地震、車輛等的作用?；炷恋谋砻鏁?huì)受到車輛、流水懸浮物、流水氣泡沖擊等的影響。通常橋面板的主要性能指標(biāo)不是表面磨損，在水面有大量浮冰、帶釘輪胎地方等，可能出現(xiàn)比較嚴(yán)重的磨損。

2 橋梁工程混凝土耐久性設(shè)計(jì)和應(yīng)用

2.1 勘察設(shè)計(jì)階段

科學(xué)有效的設(shè)計(jì)才能保證工程的質(zhì)量，橋梁工程面臨的環(huán)境復(fù)雜多樣，所需要的混凝土也有不同的差異。環(huán)境的作用本身多變，不確定性大，對(duì)結(jié)構(gòu)材料的影響也有待于進(jìn)一步的明確。在混凝土勘察設(shè)計(jì)階段，要通過(guò)理化試驗(yàn)準(zhǔn)確確定結(jié)構(gòu)處于的環(huán)境類別，準(zhǔn)確判斷各種地理因素條件。橋梁工程混凝土的耐久性設(shè)計(jì)，需要依據(jù)橋梁所處的環(huán)境類別和作用等級(jí)，結(jié)合橋梁的使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)確定[3]。橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容要包括耐久性質(zhì)量要求、防腐蝕附加措施、環(huán)境類別和作用等級(jí)、使用年限、防水排水等構(gòu)造措施、混凝土裂縫控制要求、結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造、橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)維護(hù)等。

橋梁的使用壽命和環(huán)境有關(guān)，在混凝土設(shè)計(jì)時(shí)，首先要勘察所處的環(huán)境條件。我國(guó)對(duì)于混凝土耐久性的設(shè)計(jì)規(guī)范中，根據(jù)結(jié)構(gòu)環(huán)境將混凝土材料腐蝕機(jī)理分成五類，一般環(huán)境下的為保護(hù)層混凝土碳化引起鋼筋銹蝕；在凍融環(huán)境下腐蝕的機(jī)理為由于反復(fù)凍融，導(dǎo)致混凝土損傷；海洋氯化物環(huán)境下，由于氯鹽導(dǎo)致的鋼筋腐蝕，與除冰鹽等其他氯化物環(huán)境下的機(jī)理一樣；化學(xué)腐蝕環(huán)境中的機(jī)理是由于化學(xué)作用，導(dǎo)致的混凝土的腐蝕。要準(zhǔn)確判斷環(huán)境的類別，以及腐蝕的機(jī)理，合理設(shè)計(jì)混凝土，保證混凝土的耐久性。

2.2 混凝土原材料的選擇

在橋梁工程混凝土的設(shè)計(jì)中，要明確提出混凝土原材料的選用、混凝土配比的主要參數(shù)及引氣等要求，根據(jù)需要提出混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)、抗凍耐久性指數(shù)或抗凍等級(jí)等具體指標(biāo)。在設(shè)計(jì)中要進(jìn)行試驗(yàn)配比，設(shè)計(jì)具體的材料和配比，進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、鹽凍試驗(yàn)、普通快速凍融試驗(yàn)，評(píng)價(jià)混凝土防止鋼筋銹蝕的能力，確定鋼筋銹蝕率和氯離子擴(kuò)散深度。橋面混凝土需要有高的抗凍性以及高的抗鹽凍剝蝕能力?？招陌辶夯炷粒枰懈叩目逛摻钿P蝕能力、抗凍性、抗鹽凍剝蝕能力[4]。承臺(tái)墩柱混凝土，需要高的抗凍性、抗鹽凍剝蝕能力。根據(jù)橋面和承臺(tái)墩柱混凝土的坍落度，選擇合適的減水劑，并用引氣劑來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

混凝土原材料的選擇要綜合考慮環(huán)境條件、設(shè)計(jì)目標(biāo)、腐蝕類型等，主要有粗細(xì)骨料、摻和料、水泥、拌合水、外加劑。不同的環(huán)境條件要選擇合適的水泥品種，保證混凝土的耐久性，需要水泥品質(zhì)的穩(wěn)定，同時(shí)保證強(qiáng)度等級(jí)，合理控制有害物質(zhì)含量。礦物摻和料能夠改善混凝土的綜合性能，有些礦粉有利于提升混凝土的耐久性，但可能會(huì)降低強(qiáng)度，因此需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定使用的量和選擇的品種，并且不含有有害物質(zhì)，符合性能要求?；炷恋哪途眯砸彩艿焦橇霞?jí)配、粒形的影響，需要根據(jù)環(huán)境情況進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試骨料的物理力學(xué)性能，選擇適合的級(jí)配和粒形?；炷林惺褂玫耐饧觿┯幸龤鈩p水劑、阻銹劑等，適量的外加劑能夠改善混凝土的性能，提高耐久性。外加劑的使用要符合混凝土的規(guī)定，依據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行選擇。

2.3 合理設(shè)計(jì)施工應(yīng)用控制

在混凝土耐久性設(shè)計(jì)中，要注重施工環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和控制，保證耐久性混凝土的應(yīng)用。配制混凝土的主要依據(jù)是用水量和配合比，要避免隨意加水，控制好設(shè)計(jì)參數(shù)的應(yīng)用，避免影響混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和性能。保證混凝土的耐久性還需要有好的密實(shí)性和均勻性，因此要嚴(yán)格控制混凝土的澆筑過(guò)程，及時(shí)解決實(shí)際問(wèn)題[5]。在澆筑前設(shè)計(jì)方案，依據(jù)方案進(jìn)行工作。混凝土進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)需要檢驗(yàn)坍落度，檢驗(yàn)混凝土拌合料的工作性，如果不符合要求，要及時(shí)補(bǔ)救?；炷翝仓３趾线m的溫度，寒冷的冬季要有防凍和保溫措施，炎熱的季節(jié)要有降溫措施?；炷恋哪途眯院蛷?qiáng)度與養(yǎng)護(hù)也密切相關(guān)，養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是溫度和濕度，主要方法有兩種，濕養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定養(yǎng)護(hù)方法。

要注重混凝土裂縫的控制，避免裂縫對(duì)混凝土安全性和耐久性，以及橋梁外觀的影響。通?；炷敛牧系目估瓘?qiáng)度比外界的拉應(yīng)力低，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。裂縫的原因不同，采取的控制方法和措施也有差別。在橋梁工程混凝土設(shè)計(jì)中，需要注重構(gòu)件的形狀，防止剛度的突變，依據(jù)裂縫寬度和變形的要求設(shè)計(jì)橋梁截面的剛度，合理布置鋼筋和結(jié)構(gòu)分縫。施工中需要嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和施工工藝，避免質(zhì)量缺陷。

總之，橋梁工程混凝土的耐久性受多方面因素的影響，

混凝土的耐久性關(guān)系著整個(gè)橋梁的工程質(zhì)量和使用壽命，因此要合理設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境的勘察，綜合環(huán)境類別、使用年限等合理設(shè)計(jì)，科學(xué)設(shè)置原材料，合理設(shè)計(jì)配比，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，保證混凝土的性能，注重施工使用中的質(zhì)量控制，控制各個(gè)環(huán)節(jié)的混凝土使用，保證混凝土的耐久性。

參考文獻(xiàn)

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