桥梁高性能混凝土耐久性研究大纲.doc

PAGE

PAGE1

桥梁高性能混凝土耐久性

研

究

大

纲

中铁十二局四公司

武汉理工大学

2005年9月

项目概要

武汉天兴洲公铁两用长江大桥作为国家“十五”期间铁路建设的重点工程，投资约110多亿元。该大桥作为高速铁路南北重要的连接枢纽，其建设意义非常重要。

中铁十二局四公司负责施工的标段为天兴洲北汊062#~070#墩。根据设计要求，桩基全部采用C30泵送混凝土，承台采用C30大体积混凝土，墩身采用C40高性能混凝土，桥梁采用C50高性能混凝土。建成后承台和部分墩身长期淹没于水下，066~070号墩位于汉口岸江滩陆地，承台顶面距离现有地面最浅有1m，不排除以后暴露于地表，冬季可能遭受冰冻。另外，天兴洲大桥正好位于武钢厂区的西北方向2~3km的地方，工厂排放出的大量SO2和NOx等腐蚀性气体，在周围很容易形成“酸雨”，对大桥的长期耐久性将产生重要的影响。混凝土长期暴露在大气中，空气中的CO2与混凝土中的Ca(OH)2反应生成CaCO3，降低了混凝土碱度，破坏了钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋保护作用，导致混凝土的开裂和结构的破坏。

国内外同类技术的现状及发展趋势

随着科学技术和生产的发展，各种在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等，以及有毒有害废物处置与处理工程的建造需要在不断增加。这些混凝土工程的施工难度大，耐久性要求高，一旦出现事故，则后果十分严重，修补耗资巨大。同时，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构的基础设施老化的问题，需要投巨资进行修补或拆换。目前，国际上已广泛认识到，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性和高强度等特性，用高性能混凝土来替代传统的混凝土结构物和建造在严酷环境中和特殊结构，具有显著的经济效益。

美国、日本、法国、加拿大、挪威、英国、德国等发达国家把高性能混凝土作为跨世纪的新材料，已投入了大量人力、物力进行研究和开发。高性能混凝土至今已在不少重要工程中被采用，并在高层建筑、大跨度桥梁、海上平台、漂浮结构等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，被认为是今后混凝土技术的发展方向。高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，它是应用现代混凝土科学技术来增加混凝土结构的安全使用寿命，减少因修补或拆除较短寿命的传统混凝土结构物造成的浪费；高性能混凝土具有优异的工作性能，便于施工，可节省劳力，减少振捣用电，降低环境噪声。

混凝土技术已进入了高科技的时代，其表现为：

（1）在原材料方面，除了常用的水泥外，新出现了球状水泥、调粒水泥等。这些水泥需水量低，在相同水胶比的情况下，比普通水泥配制出的混凝土具有高的流动度，强度提高的幅度大。硅粉、矿粉、粉煤灰等超细掺合料，对改善与提高混凝土的性能起了重要作用，已成为高性能混凝土不可缺少的组成部分。高效减水剂对水泥分散性好，减水率高，并能控制混凝土的坍落度损失，提高了混凝土的耐久性。

（2）在混凝土技术方面，各种新型搅拌设备，原材料的检验与监测设备，计算机的应用等高新技术，很容易得到均匀的多组分的混凝土拌合物。更重要的是混凝土拌合物可以达到高流态，并在运输和施工过程中基本上无坍落度损失，泵送后的混凝土可以免振自密实，完全可以保证混凝土的质量。在日本，还研制出了耐久性500年以上的混凝土。

对桥梁混凝土结构耐久性的研究，可分成材料的耐久性和结构的耐久性两个层次。相对而言，前者的研究比较深入,而后者对构件的研究又多于对结构物整体的研究。

自从上世纪90年代开始，由于高性能混凝土具有卓越的耐久性及高强度性能，在国内，桥梁混凝土越来越多地开始使用高性能混凝土。尽管高性能混凝土在原材料、配合比、生产与施工等方面与普通混凝土大体相同，但具体细节上仍有许多差别，必须通过严格的质量控制体系进行控制，才能保证其性能质量的要求。

桥梁高性能混凝土耐久性研究的意义

混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。我国每年耗费在混凝土结构上的费用为2000亿元以上。在人们的传统观念中总是认为钢筋混凝土结构是由最为耐久的混凝土材料浇筑而成，虽然钢筋易腐蚀，但有混凝土保护层，钢筋也不会发生锈蚀，因此，对钢筋混凝土结构的使用寿命期望值也是很高的，从而忽视了钢筋混凝土结构的耐久性问题，对钢筋混凝土结构耐久性的研究相对滞后，为此付出了巨大代价。

20世纪70年代美国等一些国家就发现，20世纪50年代以后修建的混凝土工程设施，尤其是使用在恶劣环境条件下的混凝土桥面板结构，出现病害甚至损坏的现象比20年以前建造的结构还要严重。据美国报道，仅就桥梁而言，57.5万座钢筋混凝土桥中有一半以上出现腐蚀破坏，40%承载力不足