提高高寒地區(qū)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)技術(shù)探討

張 華

（新疆北新土木建設(shè)工程有限公司 新疆烏魯木齊 830000）

提高高寒地區(qū)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)技術(shù)探討

張 華

（新疆北新土木建設(shè)工程有限公司 新疆烏魯木齊 830000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，交通運(yùn)輸也越來(lái)越發(fā)達(dá)，鐵路運(yùn)輸?shù)男枨罅恳搽S之增大，高寒地區(qū)鐵路的發(fā)展也比較迅速，鐵路橋梁建設(shè)也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何提高高寒地區(qū)鐵路橋梁的耐久性已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的施工課題，無(wú)論是鐵路橋梁的設(shè)計(jì)者還是施工人員，已經(jīng)開(kāi)始研究混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，并且取得了一定的成績(jī)。本篇論文先介紹高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土的原材料要求，再說(shuō)明配合比設(shè)計(jì)，針對(duì)混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)要求進(jìn)行詳細(xì)的討論，最后說(shuō)明混凝土保護(hù)層的厚度，提供一些參考性內(nèi)容。

高寒地區(qū)；鐵路橋梁；混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性；設(shè)計(jì)技術(shù)

引言：鐵路橋梁混凝土的耐久性是指在進(jìn)行鐵路橋梁設(shè)計(jì)中預(yù)定鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命，在正常的運(yùn)輸環(huán)境中，可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定安全運(yùn)行，而不需要進(jìn)行大型的加固或維修，也就是在鐵路橋梁的使用中沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重的坍塌、風(fēng)化、脫落、鋼筋沒(méi)有腐蝕的情況。一般情況下，鐵路橋梁的使用壽命要求一百年以上，所以需要增強(qiáng)混凝土的耐久性，這樣才能保證鐵路橋梁運(yùn)輸?shù)陌踩?，并且延長(zhǎng)使用壽命，降低了大量的維修成本。

一、原材料要求

混凝土原材料主要包括水泥、骨料、摻合料以及其他材料的拌和用水、外加劑、外加纖維等。

原材料水泥的要求：應(yīng)該選擇品質(zhì)比較穩(wěn)定的硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽類的水泥耐久性比較強(qiáng)，強(qiáng)度為 42.5。如果混凝土中含有硫酸鹽等化學(xué)腐蝕介質(zhì)，這種情況下選擇膠凝材料不適合單獨(dú)使用普通硅酸鹽水泥，要使用具有抗硫酸性能的硅酸鹽類水泥，同時(shí)還需要加入大量的摻合料。為了加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能和穩(wěn)定性，在使用時(shí)要注意硅酸鹽類水泥內(nèi)的鋁酸三鈣的含量，要求是不能超過(guò) 8%，游離氧化鈣不能超過(guò) 1.5%，總含堿量不超過(guò)3.5kg/m3，同時(shí)也要注意水泥中氯離子的含量。

原材料骨料的要求：混凝土的耐久性與骨料有很大的關(guān)系，配制高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土的細(xì)集料，需要選擇堅(jiān)固性強(qiáng)、性能優(yōu)質(zhì)的中粗砂，含量的掌握可以按照現(xiàn)行的“公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程”操作。配制粗集料選擇含泥量小、堅(jiān)硬耐久，不能大于四十毫米的碎石、卵石，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行配制，巖石抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度的比例大于等于1.5.其它技術(shù)指標(biāo)要符合“鐵路混凝土工程預(yù)防堿一骨料反應(yīng)技術(shù)條件”的規(guī)定。如果施工路段氣候溫差與日夜溫差較大，需要選用線脹系數(shù)小的粗骨料，這樣才能增強(qiáng)混凝土的抗裂性。

原材料摻合料的要求：提高高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土的耐久性，在選擇摻合料時(shí)要注意品質(zhì)比較均勻穩(wěn)定、來(lái)源固定的優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣、和硅灰。摻合料的摻量要根據(jù)高寒地區(qū)混凝土的特點(diǎn)而定。同時(shí)需要注意的是，摻合料不能含有放射性物質(zhì)、有毒物質(zhì)、破壞混凝土結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，所選用的摻合料必須要出檢驗(yàn)合格證明。

原材料其他材料的要求：拌和用水不能含有有害雜質(zhì)或者糖類、油脂類的物質(zhì)；外加劑要選擇早強(qiáng)、耐腐蝕，并且性能比較高的混凝土外加劑；外加纖維要選擇多元礦物和聚丙烯纖維綜合復(fù)摻的，可以提高抗硫酸鹽侵蝕性能和抗干濕循環(huán)性能，從而提高混凝土的耐久性。

二、配合比設(shè)計(jì)

水灰比和膠凝材料：針對(duì)高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土的研究，降低混凝土中水的含量可以減少混凝土受凍融的破壞。限制最大水膠比能夠減少混凝土內(nèi)的結(jié)冰水含量?，F(xiàn)在一般采用外加劑和混合材料來(lái)達(dá)到減少結(jié)冰水的效果，比如礦渣水泥或者火山灰都能夠改善孔結(jié)構(gòu)，減少含水空隙，降低水含量。減少空隙的同時(shí)能夠增加密實(shí)度，從而提高混凝土的耐久性。另外，為了提高高寒地區(qū)混凝土的耐久性，還要注意水灰比與水泥用量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)保障混凝土的強(qiáng)度。

適當(dāng)引氣：為了緩解抗凍融對(duì)混凝土的破壞力，可以采用引氣來(lái)改善。為了達(dá)到引氣的最佳狀態(tài)，在引氣時(shí)要注意氣泡間的距離系數(shù)，使混凝土的漿體中氣泡能夠均勻分布，避免結(jié)冰時(shí)壓力過(guò)大而破壞混凝土的結(jié)構(gòu)。另外，需要注意的是，引氣會(huì)影響混凝土的剛度與強(qiáng)度，所以需要注意氣泡的引入量，避免出現(xiàn)氣泡引入過(guò)多的現(xiàn)象。

三、構(gòu)造設(shè)計(jì)要求

在進(jìn)行高寒地區(qū)鐵路橋梁建設(shè)時(shí)，首先要選擇橋梁體系與布置孔跨。在勘察、設(shè)計(jì)階段要根據(jù)施工沿線的特點(diǎn)，減少對(duì)施工路段周邊環(huán)境的影響，比如水土干擾、維持凍土結(jié)構(gòu)，相同路段橋梁的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)要盡量統(tǒng)一，設(shè)計(jì)時(shí)要選擇變形能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，比如鋼筋混凝土箱梁、鋼筋混凝土板橋等，都適合高寒地區(qū)。其次，要注意高寒地區(qū)橋梁基礎(chǔ)的選擇。由于高寒地區(qū)季節(jié)凍融較大，使橋基礎(chǔ)容易出現(xiàn)上撥、下沉的現(xiàn)象，不能使用淺基礎(chǔ)輕型墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)，要采用輕型橋墩，比如，雙柱式墩等，縮小體積，避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。最后，要注意橋梁構(gòu)件的傳力路徑，要保持應(yīng)力均勻流暢，使橋梁的整體結(jié)構(gòu)保持一定的連續(xù)性。另外，為了降低建設(shè)后期的維修成本，一些橋梁的構(gòu)件使用壽命較短，需要定期更換或者維修，在日常要加強(qiáng)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，延長(zhǎng)鐵路橋梁的使用壽命。

四、混凝土保護(hù)層厚度

我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)改進(jìn)了混凝土最小保護(hù)層的厚度，根據(jù)施工環(huán)境而劃分不同的等級(jí)要求，對(duì)于施工環(huán)境比較惡劣的情況下，對(duì)最小保護(hù)層的厚度要求相對(duì)較低。綜合考慮高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土的耐久要求，最小保護(hù)層的厚度應(yīng)該達(dá)到以下的要求：混凝土保護(hù)層的厚度要根據(jù)設(shè)計(jì)使用的年限而不同，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，所標(biāo)明的保護(hù)層厚度值應(yīng)考慮到施工允許存在的公差值，并且，從箍筋的外表面計(jì)算，這樣可以避免箍筋年久銹蝕。另外，要對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕的危害性引起足夠的重視，先張法的保護(hù)層厚度不能低于三十毫米，后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件保護(hù)層厚度不能低于管道的直徑，混凝土構(gòu)件保護(hù)層的厚度要考慮高寒地區(qū)的特點(diǎn)，要比普通地區(qū)增加五到十毫米，如果施工環(huán)境屬于干濕交替的情況下，不能低于五十毫米。

結(jié)語(yǔ)：總而言之，提高高寒地區(qū)鐵路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在選擇原材料時(shí)就要注意選擇含堿量較低的水泥，并且使用堅(jiān)固耐久的潔凈優(yōu)質(zhì)骨料，摻合料選擇質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的粉煤灰、磨細(xì)礦渣、和硅灰，水膠材料要注意用量，適量引氣，進(jìn)一步提高高寒地區(qū)混凝土的耐久性。根據(jù)環(huán)境不同采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，掌握好混凝土保護(hù)層厚度，從而保障高寒地區(qū)鐵路橋梁的使用壽命。

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[2]馬義春,劉振,朱曉明.淺析高寒地區(qū)舊橋加固中裂縫的處理[J].黑龍江交通科技.2010年11期

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