橋梁混凝土病害及提高其耐久性探討

■崔祥茂

(巴州恒馳工程監(jiān)理咨詢有限公司，庫爾勒市 841000）

橋梁混凝土病害及提高其耐久性探討

■崔祥茂

(巴州恒馳工程監(jiān)理咨詢有限公司，庫爾勒市 841000）

伴隨著我國西部大開發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，新疆巴州橋梁建設(shè)的數(shù)量以及規(guī)模不斷增加?，F(xiàn)在鋼筋混凝土是應(yīng)用最多的橋梁結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性一直以來影響著橋梁建筑的發(fā)展，本文以新疆巴州地區(qū)高筋混凝土橋梁為背景，對(duì)其耐久性改進(jìn)對(duì)策進(jìn)行分析，以期提高橋梁的使用年限，為有效提高橋梁的使用壽命提供理論支持。

橋梁建筑 結(jié)構(gòu)耐久性 配合比設(shè)計(jì)

0 引言

新疆位于我國西北邊陲與亞歐大陸的腹地，地域十分遼闊，而且擁有十分豐富的油氣資源以及礦產(chǎn)資源，而且也是連接?xùn)|西地區(qū)的重要交通樞紐。與此同時(shí)，新疆和周圍國家也有接壤，修建公路交通對(duì)促進(jìn)我國與周邊國家經(jīng)濟(jì)交流的重要渠道。因此，加強(qiáng)新疆交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)意義十分重大。

伴隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略開展，很多重大公路交通工程正在火熱的施工。新疆巴州地區(qū)位置比較特殊，屬于高寒地區(qū)，環(huán)境十分惡劣。溫差大，干濕交替十分頻繁，堿集料反應(yīng)等對(duì)混凝土耐久性要求十分高。新疆巴州地區(qū)的鋼筋混凝土橋梁是露天工程，會(huì)直接受到周圍環(huán)境的影響。混凝土凍融碳化、氯鹽腐蝕以及溫差大等物理化學(xué)作用對(duì)當(dāng)?shù)劁摻罨炷翗蛄旱哪途眯蕴岢隽藰O高的要求。

1 新疆巴州地區(qū)橋梁混凝土破壞情況

1.1 巴州地區(qū)耐久性環(huán)境的特征

巴州地區(qū)年最大降水量通常保持在600ml左右，季節(jié)凍土最大的深度在170cm，年平均溫度為零下4.6℃，這一地區(qū)的風(fēng)向受到地形的影響，冬天沿溪段主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，然而溝谷主要為溝谷風(fēng)，破面小部分會(huì)受到微地形的作用，從而影響風(fēng)的方向。結(jié)合實(shí)地調(diào)研與有關(guān)資料得出，新疆巴州地區(qū)存在氯鹽而且混凝土中度飽水。除此之外，當(dāng)?shù)貢円箿夭畋容^大，存在巨大的凍融循環(huán)情況，在建設(shè)橋梁的時(shí)候，混凝土構(gòu)造常常還會(huì)受到風(fēng)侵蝕的影響，因此研究這一地區(qū)橋梁混凝土的耐久度十分關(guān)鍵。

1.2 橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損壞因素

第一，鹽溶液轉(zhuǎn)移造成的混凝土腐蝕。正是由于中國新疆地區(qū)冬天降雪量比較多，而且氣溫低，天氣嚴(yán)寒，所以就需要利用出兵眼進(jìn)行路面積雪的處理。因?yàn)檫\(yùn)用了除冰鹽，這就造成了鹽分逐步伴隨著融化的雪水滲透或者是在橋梁的各個(gè)結(jié)構(gòu)流走，進(jìn)而出現(xiàn)了橋梁大面積的腐蝕。

第二，凍融侵蝕損壞。大部分的凍融侵蝕損壞主要產(chǎn)生于暴露在外面的混凝土構(gòu)造物表面，凍融侵蝕的效果主要表現(xiàn)在混凝土表面的掉落，造成橋梁混凝土掉落或是表層砂漿露出表面，極大的影響了混凝土結(jié)構(gòu)物的早期安全性。

含鹽的環(huán)境介質(zhì)在混凝土硬化之后會(huì)污染腐蝕混凝土。混凝土的煙污染中氯化物十分普遍，也最能夠讓混凝土中的鋼筋去鈍化的物質(zhì)。它會(huì)逐步的滲透到混凝土的縫隙之中，從而讓混凝土中的鋼筋受到腐蝕，進(jìn)而影響混凝土的耐久性。

第三，運(yùn)用除冰鹽后構(gòu)成的凍融耦合性侵蝕。因?yàn)樾陆椭莸貐^(qū)冬天需要使用除冰鹽，從而造成鹽分在凍融環(huán)境下受到侵蝕，這種損壞的主要特點(diǎn)為：混凝土構(gòu)造物表明的保護(hù)層比單獨(dú)的凍融損壞的保護(hù)層脫落更加嚴(yán)重，有嚴(yán)重性起皮現(xiàn)象，造成橋梁混凝土出現(xiàn)松散的現(xiàn)象，十分容易造成內(nèi)部配筋的腐蝕與暴露。

混凝土結(jié)構(gòu)鹽凍過程及機(jī)理較為復(fù)雜，除冰鹽增加了混凝土的滲透壓，飽水度有了極大的提高，結(jié)冰的壓力也明顯增加，加速了混凝土的受凍融的損壞。與此同時(shí)，混凝土微孔隙中的水，在正負(fù)溫度交替影響下，形成的冰脹壓力與滲透壓力聯(lián)合影響的疲勞應(yīng)力，在這種疲勞應(yīng)力的影響下混凝土從外到里侵蝕破壞。

2 提高混凝土橋梁耐久性技術(shù)對(duì)策

2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

新疆巴州地區(qū)橋梁主要結(jié)構(gòu)應(yīng)用的水泥類型并不一樣，分別使用了天山、青松、南崗三種P.O42.5水泥。這三種水泥的技術(shù)性能指標(biāo)并不相同，對(duì)混凝土特性的影響并不一樣。前期對(duì)不同種類水泥進(jìn)行各項(xiàng)測試以后，選擇天山牌42.5水泥進(jìn)行橋梁耐久性混凝土設(shè)計(jì)。具體指標(biāo)如表1所示。

表1 天山水泥各項(xiàng)物理性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果

為了符合混凝土的工作性以及泵送性能，需要適當(dāng)?shù)脑黾由奥省Ｋ?，在配合比?yōu)化過程中應(yīng)該將砂率當(dāng)做一個(gè)重要的內(nèi)容進(jìn)行思考。

因?yàn)榇篌w積承臺(tái)混凝土需要降低水熱化，而且還要盡量的減少水泥用量以及用水總量，進(jìn)而避免混凝土開裂，不應(yīng)該使用比較大的水膠比。而且，橋梁所處在的凍融環(huán)境也要求使用比較小的水膠比。因此，應(yīng)該將水膠比控制在0.39～0.45之間。體積承臺(tái)泵運(yùn)送混凝土道德高度在60～100m之間，而且砂率應(yīng)該要比橋梁主塔混凝土所使用的砂率低，因此砂率應(yīng)該控制在0.4～0.44之間。把高品質(zhì)粉煤灰添加到大體積混凝土中之后，利用二次水化反應(yīng)，不但可以極大的減少水泥的使用量，與水化熱，還能夠充分的保障后期混凝土強(qiáng)度的提高。除此之外，針對(duì)存在泵送需要的混凝土，其塌落度要逐步伴隨著距離的改變還有泵送高度的改變而發(fā)生改變，與此同時(shí)，拌合物本身的粘度也會(huì)影響管道的阻力，然而高品質(zhì)粉煤灰中含有豐富的玻璃珠，可以起到良好的滾珠軸承作用，這樣有利于減少運(yùn)輸阻力，減小混凝土泵送工作壓力，有效的規(guī)避塌方。最關(guān)鍵的是，粉煤灰可以增強(qiáng)大體積承臺(tái)混凝土的耐久性，極大的改善內(nèi)部混凝土的孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升混凝土自防水的性能，提高橋梁混凝土的耐久性。

2.2 合理應(yīng)用鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土的特征是與普通混凝土相對(duì)比來說，鋼纖維混凝土具備更加明顯的物理學(xué)特點(diǎn)，其特征主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，鋼纖維混凝土相比普通的混凝土質(zhì)量更好，剛度也明顯比普通的混凝土高，而且在普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，其抗壓性、抗寒性、抗伸縮性有了明顯的提高；第二，在普通的混凝土中添加鋼纖維會(huì)極大的提高混凝土的抗壓力性，讓混凝土單軸的抗拉伸性提高40%左右；第三，抗彎矩性增強(qiáng)了50%～100%。假如混凝土中添加的鋼纖維占據(jù)總量的0.4%～2%之間，混凝土自身的抗沖擊性最少能夠提高50%。而且，鋼纖維混凝土還在一定程度上提高了混凝土的固形特點(diǎn)。通常來講，在混凝土中鋼纖維對(duì)其抗壓模量的影響并不大，可是卻能夠高效的提高抗拉模量，減少混凝土的收縮性。除此之外，鋼纖維混凝土還能夠提高混凝土抗疲勞性以及抗裂性，通過對(duì)鋼纖維混凝土的使用可以極大的提高新疆巴州地區(qū)混凝土橋梁的耐久性能。

對(duì)于鋼纖維混凝土來講，假如一次性的把鋼纖維直接加進(jìn)到攪拌機(jī)中與混凝土拌合料一同進(jìn)行攪拌就十分容易產(chǎn)生鋼纖維成團(tuán)等問題。在這種環(huán)境下，要想讓鋼纖維可以充分、勻稱并且隨機(jī)性的設(shè)計(jì)，從而增強(qiáng)鋼纖維混凝土各種性能指標(biāo)，就需要利用專門性的分散機(jī)器把鋼纖維慢慢的放入到攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌。結(jié)合過去的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)得出，在選擇分散機(jī)的時(shí)候應(yīng)該選擇功率合適的，而且還需要事先把鋼纖維與混凝土中的細(xì)骨料進(jìn)行定量勻稱的攪拌，然而在選擇鋼纖維的時(shí)候也要選擇材質(zhì)比較好，并且直徑比較粗的鋼纖維，在攪拌機(jī)的料斗入口的位置利用振動(dòng)篩把其逐步投入到混凝土中。

2.3 使用強(qiáng)制性攪拌機(jī)

攪拌鋼纖維混凝土的時(shí)候，應(yīng)該注意選擇合適的攪拌機(jī)，這對(duì)后期使用十分關(guān)鍵。一般來說，在選擇攪拌機(jī)的時(shí)候應(yīng)該盡可能的選擇強(qiáng)制式攪拌機(jī)，而且在攪拌的時(shí)候要確定，假如鋼纖維摻入量比較高或者是混凝土塌落性比較小的時(shí)候，都能夠極大的減少攪拌機(jī)的應(yīng)用率，有效地規(guī)避攪拌機(jī)超時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的出現(xiàn)。在強(qiáng)制式攪拌機(jī)不能夠符合現(xiàn)在的使用要求時(shí)，還能夠選擇雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)開展攪拌工作，其功能以及作用和強(qiáng)制式攪拌機(jī)比較相像。

2.4 鋼纖維混凝土成型

由于鋼纖維混凝土具備粗骨料以及砂率比較大以及纖維隨意分布等有關(guān)特點(diǎn)，因此在進(jìn)行鋼纖維混凝土表面處理的時(shí)候需要利用真空吸水的技藝，對(duì)機(jī)械進(jìn)行抹平處理，從而有效的規(guī)避鋼纖維裸露的情況，并且借助壓紋機(jī)壓紋的技藝來避免拉毛出現(xiàn)纖維裸露的情況，在拆模以后還應(yīng)該對(duì)纖維裸露情況在短時(shí)間內(nèi)處理完畢。

2.5 鋼纖維混凝土接縫連接

從鋼纖維混凝土特征來說，因?yàn)殇摾w維的收縮性比較小而且抗裂性比較高的優(yōu)點(diǎn)，所以還能夠在條件允許的情況下使用混凝土攤鋪機(jī)把其做成整幅式，不設(shè)立縱縫，在鋼纖維澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的一半以后進(jìn)行切鋸縮縫。

3 結(jié)語

總的來說，我國新疆巴州地區(qū)環(huán)境十分復(fù)雜，橋梁混凝土材料的耐久性以及耐凍性是當(dāng)前橋梁建設(shè)過程中面臨的最主要的問題，在西部大開發(fā)建設(shè)進(jìn)程中，為了有效的避免國家的投資因?yàn)榻ㄔO(shè)工程項(xiàng)目構(gòu)造的應(yīng)用壽命等問題而遭遇到極大的損失，橋梁建筑工人、設(shè)計(jì)人員以及有關(guān)人員就需要注重橋梁混凝土的耐久性問題。

[1]胡秀軍.高原高寒地區(qū)路基施工中水草地處理技術(shù)研究[J].建筑知識(shí),2017(07）.

[2]許錫甲.高寒地區(qū)長大隧道反坡排水施工技術(shù)分析[J].路基工程,2017(04）.