浅析桥梁工程中混凝土耐久性.docVIP

浅析桥梁工程中混凝土耐久性 　　摘 要：桥梁工程用混凝土除了要满足一般混凝土的工作性能和强度要求外，还要求具有优良的耐久性能。对于桥梁建筑混凝土，由于无遮盖而裸露在大气中，长期受风霜雨雪的侵蚀。因此，混凝土耐久性能的首要要求是混凝土必须具备抵御其现场条件破坏的能力；其次还要满足荷载条件、混凝土的碳化、温度应力等要求，尤其对裂缝的控制应十分严格。 　　关键词：桥梁工程 混凝土 耐久性 影响因素 　　 　　一、气候条件 　　温度变化引起的混凝土的膨胀和收缩通常在结构设计中考虑，然而，冰冻条件或冻融循环的年发生次数则需要重点考虑，因为冻融是导致桥梁混凝土劣化最普遍的原因之一。 　　混凝土是多孔隙的复合材料，外部的水分可以通过毛细作用进入这些孔隙。当温度降至冰点以下时，孔隙中的水冻结膨胀，其体积大约可增加9%，只有当91.7%的孔隙充满水时，水???成冰才产生内应力。孔隙体积膨胀，孔壁受压变形，冰溶化后，就可能使孔壁产生应力拉力，反复冻融，当作用于孔壁的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，即可产生微裂缝，持续冻融的结果使混凝土开裂，甚至崩裂。 　　混凝土的密实性不好，则其抗渗性能就差，可导致更多的水分进入混凝土内部，加快混凝土结构的冻融破坏。因而降低混凝土的水灰比，提高单位混凝土中水泥的用量对混凝土结构结构抗冻融破坏都是有利的。此外，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和，还可以采用引气剂，这也是提高混凝土抗冻性能的一项有效措施。 　　二、暴露条件 　　桥梁墩台常受到海水或是污水的侵蚀，故桥梁混凝土的抗化学侵蚀的耐蚀性也是保证桥梁混凝土耐久性的重要因素之一。 　　混凝土本身含有氯离子或氯离子通过扩散作用进入混凝土内，使桥梁混凝土受到氯盐污染，氯离子半径小，穿透能力强，有很强的渗透扩散能力，渗入到钢筋表面会破坏钢筋钝化膜而引起锈蚀，锈蚀反应具有膨胀性，可导致混凝土开裂剥落。氯离子渗入引起钢筋锈蚀的破坏速度加快，当融入到混凝土中的氯盐达到混凝土重量的0.1-0.2%时，钢筋开始锈蚀，当氯盐含量超过1%后，钢筋的锈蚀面积将急速增加。同时，氯化物侵蚀所形成的锈蚀产物会导致混凝土的开裂或崩裂，这往往会成为桥梁寿命的决定因素。以下几方面影响着氯化物锈蚀钢筋的速度： 　　2.1 水灰比。随着水灰比的增加，钢筋锈蚀的速度加快。 　　2.2 混凝土的pH值。随着pH值的增加，钢筋锈蚀的速度加快。 　　2.3 单位混凝土中的水泥用量。随着水泥用量的增加可提高混凝土的密实度和抗渗性能，可减小氯离子的渗透速度，因而也降低了钢筋锈蚀速度。 　　2.4 保护层厚度。增加钢筋保护层厚度可使氯离子渗透至钢筋表面的时间增加，因而也就延缓了钢筋锈蚀的发生。 　　另外，使用化冰盐不仅会引起钢筋锈蚀还会对混凝土表面产生冷冲击，即在冰层融化的同时会吸收能量，导致冰层下面的混凝土温度急剧降低，引起混凝土表面起皮、点蚀和剥落。 　　桥梁还可能暴漏于其他腐蚀性介质中，其硫酸盐侵蚀较为常见，因为硫酸盐存在于海水及一些地区的土壤和地下水中。硫酸盐主要与水泥中的C2S2H凝胶、水化铝酸盐反应，形成膨胀的硫铝酸钙或二水石膏沉积膨胀而导致破坏。可以引入抗硫酸盐侵蚀的凡士林水泥矿物和减少孔隙率或表面处理，封闭孔隙通道。 　　较高的电阻率是混凝土的一种优良性能，它在防止钢筋过早锈蚀方面，甚至比氯离子渗透率较低的性能方面更为突出。降低水灰比和增加水泥的用量可提高混凝土的电阻率，然而在水泥用量较多的混凝土加入硅粉是提高混凝土电阻率的又一种有效的方法。 　　三、荷载条件 　　荷载条件包括交通车辆、风、地震等作用。车辆或流水中的悬浮物及泥砂等可磨损混凝土表面，另外流动水的气泡冲击作用类同于磨损，也可能导致混凝土失效。一般情况下，表面磨损不是桥面板的主要性能指标，但在允许使用防滑链或带钉轮胎的地方或水面有大量浮冰，则磨损可能较严重，耐磨性就是混凝土的一个重要参数。另外预应力混凝土桥梁，如果长期处于使用荷载大于设计荷载的条件下，则在受拉区可能出现混凝土被拉裂的现象。 　　四、温度应力裂缝 　　混凝土中水泥水化反应时要放出热量，导致构件中心与边缘出现温度差而产生应力，该应力大于混凝土当时的抗拉强度，混凝土就会开裂。混凝土构件尺寸越大，发生温度应力裂缝的可能性也越大。减小混凝土的水泥用量和降低混凝土初始温度，是防止温度应力裂缝的主要方法。 　　近年来，在混凝土材料方面水泥向更多较强矿物硅酸盐三钙粉磨细度增大发展，加水拌合后水化热加速，放热加剧，温度收缩及干燥收缩增大。粗骨料的最大粒径减小，级配单一，使拌合物需要的浆体量增加，以致水化热加剧。 　　温度变化的热胀冷缩也会导致温度应力的产生。由于各材料界面的稳定变形系数不同，而使得钢筋与混凝土界面、砂