影響鋼筋混凝土橋梁耐久性的因素及改進(jìn)措施
蔡凱元
摘要:針時(shí)我國(guó)鋼筋混凝土橋梁耐久性不足的現(xiàn)狀,對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)而分析,并提出相關(guān)的措施,以期引起橋梁工作者對(duì)橋粱耐久性的重視。 關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土橋粱;耐久性;改進(jìn)措施 鋼筋混凝土以其在性能、施工、經(jīng)濟(jì)等方面的顯著優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用在橋梁結(jié)構(gòu)上,混凝土是當(dāng)今世界用量最大的建筑材料。我國(guó)混凝土使用量居全球之冠,年用量達(dá)20億t,為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展發(fā)揮了極其重要的作用。混凝土的應(yīng)用過(guò)程中暴露出許多問(wèn)題,其中尤為突出的是耐久性問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料表明,耐久性失效是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用環(huán)境狀態(tài)下失效的最主要原因之一。由于我國(guó)鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)量眾多,其耐久性不足已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前急需采取措施應(yīng)對(duì)的重大問(wèn)題,否則,許多橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用功能和安全性將得不到有效保證,成為制約我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。現(xiàn)對(duì)我國(guó)鋼筋混凝土橋梁耐久性不足的問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出一定的解決方法。 一、影響混凝土橋粱耐久性的因素 (一)歷史原因 長(zhǎng)期以來(lái),由于人們普遍認(rèn)為混凝土是一種耐久材料,而忽視了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題,直到20世紀(jì)70年代才逐漸引起發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。而今,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及其設(shè)計(jì)已成為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科發(fā)展研究的前沿,但我國(guó)在各種土建工程中對(duì)于結(jié)構(gòu)的耐久性仍未給予足夠的重視,且不論在耐久性研究或耐久性要求的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)上,與國(guó)外相比存在非常大的差距。 (二)現(xiàn)行規(guī)范中存在的問(wèn)題 我國(guó)現(xiàn)行公路鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范主要考慮的是荷載作用下結(jié)構(gòu)安全性與適用性的需要,并未能充分考慮耐久性要求,而且在具體的條文中也沒(méi)有充分體現(xiàn)出來(lái)。因此,在以往的乃至現(xiàn)在的橋梁結(jié)構(gòu)中普遍存在著重強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。如在沿海城市和地區(qū)修建的橋梁未能充分考慮水土中鹽類(lèi)侵蝕和大氣中的煙霧作用,北方修建的橋梁沒(méi)有考慮可能遭受的除冰鹽外的侵蝕。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天撒冰鹽及冰凍作用,使用十幾年后就出現(xiàn)問(wèn)題,需限載、大修或拆除。跨海大橋浪濺區(qū)構(gòu)件仍舊改用不耐氯鹽侵蝕的混凝土和較薄的保護(hù)層厚度,公路橋面板的混凝土保護(hù)層厚度有的僅為2cm。這些做法在國(guó)外的通用標(biāo)準(zhǔn)中是不許可的,但并不違反我國(guó)規(guī)范的規(guī)定。 (三)實(shí)際施工中存在的問(wèn)題 不合格的施工也是影響鋼筋混凝土橋梁耐久性的一個(gè)重要原因。例如,混凝土質(zhì)量不合格、鋼筋保護(hù)層厚度不足;或者材料使用不當(dāng),而在混凝土中發(fā)生堿一骨料反應(yīng),這些都有可能導(dǎo)致鋼筋提前銹蝕,降低其耐久性的要求。另外,許多地方不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度,尤其是對(duì)工程進(jìn)度不適當(dāng)?shù)男姓深A(yù),沒(méi)有保證混凝土橋梁所需要的足夠的施工養(yǎng)護(hù)期,因而使其耐久性受到影響。 (四)缺乏合理的維護(hù)和管理 在鋼筋混凝土橋梁的正常使用過(guò)程中,缺乏合理的維護(hù)和管理也會(huì)嚴(yán)重降低其耐久性,如汽車(chē)等對(duì)其的碰撞、磨損以及使用環(huán)境的劣化,如不加以合理維護(hù)和管理,都會(huì)使該結(jié)構(gòu)因耐久性不足而無(wú)法達(dá)到其預(yù)定的使用年限。 (五)交通量因素 隨著社會(huì)的發(fā)展,交通量不斷增大,汽車(chē)荷載噸位不斷提高,重載、超載現(xiàn)象特別嚴(yán)重,這也會(huì)使現(xiàn)有橋梁的耐久性急劇降低,縮短其使用壽命。 (六)環(huán)境因素 由于城市工業(yè)的發(fā)展,使得環(huán)境不斷惡化,空氣中廢氣、酸雨等腐蝕性有害物質(zhì)不斷增多。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),我國(guó)受酸雨侵蝕的面積已超過(guò)國(guó)土面積的30%。 二、提高耐久性的措施 混凝土結(jié)構(gòu)要取得良好的耐久性,確保足夠的使用壽命,關(guān)鍵在防患于未然,從設(shè)計(jì)到施工完成的整個(gè)建造過(guò)程中,都要針對(duì)耐久性的基本要求采取有效措施。在設(shè)計(jì)階段要正確考慮選擇水泥品種,限制堿骨料的使用,保證有足夠的保護(hù)層厚度,注意結(jié)構(gòu)合理,有些技術(shù)措施要在施工過(guò)程中認(rèn)真對(duì)待,如限制W/C,認(rèn)真澆搗養(yǎng)護(hù),嚴(yán)格限制砂石、外加劑、拌臺(tái)水等原料的氯離子,限制骨料的最大粒徑,以及按砂的粗細(xì)選擇合理的砂率。 在設(shè)計(jì)階段對(duì)有可能導(dǎo)致混凝土耐久性降低的因素,有意識(shí)地采取如下措施是提高結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵環(huán)節(jié):