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1、影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素及改进措施 摘要：针时我国钢筋混凝土桥梁耐久性不足的现状，对其产生的原因进而分析，并提出相关的措施，以期引起桥梁工作者对桥粱耐久性的重视。 关键词：钢筋混凝土桥粱；耐久性；改进措施 钢筋混凝土以其在性能、施工、经济等方面的显著优点而广泛地应用在桥梁结构上，混凝土是当今世界用量最大的建筑材料。我国混凝土使用量居全球之冠，年用量达20亿t，为适应经济快速发展发挥了极其重要的作用。混凝土的应用过程中暴露出许多问题，其中尤为突出的是耐久性问题。国内外统计资料表明，耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用环境状态下失效的最主要原因之一。由于我国钢筋混凝土桥梁结构数量众多，其耐久
2、性不足已经成为我国当前急需采取措施应对的重大问题，否则，许多桥梁结构的正常使用功能和安全性将得不到有效保证，成为制约我国现代化建设和经济发展的瓶颈。现对我国钢筋混凝土桥梁耐久性不足的问题进行了分析，并提出一定的解决方法。 一、影响混凝土桥粱耐久性的因素 (一)历史原因 长期以来，由于人们普遍认为混凝土是一种耐久材料，而忽视了钢筋混凝土结构的耐久性问题，直到20世纪70年代才逐渐引起发达国家的高度重视。而今，混凝土结构的耐久性及其设计已成为结构工程学科发展研究的前沿，但我国在各种土建工程中对于结构的耐久性仍未给予足够的重视，且不论在耐久性研究或耐久性要求的设计水准上，与国外相比存在非常大的差距。
3、 (二)现行规范中存在的问题 我国现行公路钢筋混凝土桥梁结构设计与施工规范主要考虑的是荷载作用下结构安全性与适用性的需要，并未能充分考虑耐久性要求，而且在具体的条文中也没有充分体现出来。因此，在以往的乃至现在的桥梁结构中普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计的现象。如在沿海城市和地区修建的桥梁未能充分考虑水土中盐类侵蚀和大气中的烟雾作用，北方修建的桥梁没有考虑可能遭受的除冰盐外的侵蚀。京津地区的城市立交桥由于冬天撒冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，需限载、大修或拆除。跨海大桥浪溅区构件仍旧改用不耐氯盐侵蚀的混凝土和较薄的保护层厚度，公路桥面板的混凝土保护层厚度有的仅为2cm。这些做法在国外的
4、通用标准中是不许可的，但并不违反我国规范的规定。 (三)实际施工中存在的问题 不合格的施工也是影响钢筋混凝土桥梁耐久性的一个重要原因。例如，混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足；或者材料使用不当，而在混凝土中发生碱一骨料反应，这些都有可能导致钢筋提前锈蚀，降低其耐久性的要求。另外，许多地方不适当地加快施工进度，尤其是对工程进度不适当的行政干预，没有保证混凝土桥梁所需要的足够的施工养护期，因而使其耐久性受到影响。 (四)缺乏合理的维护和管理 在钢筋混凝土桥梁的正常使用过程中，缺乏合理的维护和管理也会严重降低其耐久性，如汽车等对其的碰撞、磨损以及使用环境的劣化，如不加以合理维护和管理，都会使该结构
5、因耐久性不足而无法达到其预定的使用年限。 (五)交通量因素 随着社会的发展，交通量不断增大，汽车荷载吨位不断提高，重载、超载现象特别严重，这也会使现有桥梁的耐久性急剧降低，缩短其使用寿命。 (六)环境因素 由于城市工业的发展，使得环境不断恶化，空气中废气、酸雨等腐蚀性有害物质不断增多。据资料统计，我国受酸雨侵蚀的面积已超过国土面积的30。 二、提高耐久性的措施 混凝土结构要取得良好的耐久性，确保足够的使用寿命，关键在防患于未然，从设计到施工完成的整个建造过程中，都要针对耐久性的基本要求采取有效措施。在设计阶段要正确考虑选择水泥品种，限制碱骨料的使用，保证有足够的保护层厚度，注意结构合理，有些技
6、术措施要在施工过程中认真对待，如限制WC，认真浇捣养护，严格限制砂石、外加剂、拌台水等原料的氯离子，限制骨料的最大粒径，以及按砂的粗细选择合理的砂率。 在设计阶段对有可能导致混凝土耐久性降低的因素，有意识地采取如下措施是提高结构耐久性的关键环节： (一)要有足够的保护层厚度 1、保护层厚度与耐久性之间的关系 混凝土的高碱度可以使钢筋表面形成钝化膜，它对钢筋有保护作用，混凝土的保护层可以阻止外界腐蚀介质氧气和水分的渗入，保护作用的效果与混凝土的密实度和保护层的厚度密切相关，适当加大混凝土保护层厚度是提高混凝土结构耐久性、延长混凝土结构使用寿命的重要措施。 2、考虑耐久性要求的最小保护层厚度 各国
7、规范在规定最小混凝土保护层厚度时，除普遍考虑环境条件外，对其他条件的影响各有侧重，如美国规范对构件类型、钢筋类型和直径大小很重视，将构件分为三个档次，板墙小梁、梁柱、壳体折板等；对不同粗细的钢筋也予以区别对待。而英国规范对混凝土强度等级不同则规定也不同。 (二)要正确选用混凝土材料和配合比 评价混凝土耐久性的主要特征，就是水、氧、CO2和其他有害介质侵入混凝土的渗透程度，为达到适度的抗渗透性就要依赖于正确选择水泥品种，使用足够的水泥用量和足够低的自由水灰比，选择合适的骨料及其良好的级配。 1、优选水泥品种。一般环境条件下，宜选用低水化热和含碱量低的水泥，不宜选用早强的水泥，可以选用硅酸盐水泥或
8、普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥中掺有掺合料的混合水泥，如矿渣水泥、掺灰水泥，一般都能提高抵抗各种化学侵蚀的能力，但其养护条件对其性能影响极大。 组成水泥熟料中的C3S，c3A含量过高，水泥中SO3含量、碱含量的增大及水泥细度大幅增加对混凝土耐久性都不利。目前世界范围正在研制开发生产的高贝利特水泥(HBC)是一种比较理想的用于配制耐久混凝土的水泥品种。 2、重视对骨料的要求。骨料的物理耐久性反映在其体积的稳定性，随环境改变，骨料体积变而导致混凝土破坏属于骨料的不稳性，用于严寒地区并处于干湿交替的环境下混凝土的骨料，应进行骨料的坚固和抗冻融试验，坚固试验的砂石其重量损失率不大于8。对于冻融严酷环境下混
9、凝土，粗骨料混凝土最大粒径不大于25唧，且不得超过保护层厚度的23，板厚的13。骨料的化学耐久性主要是碱骨料反应，产生碱骨料反应的必要条件除了潮湿环境、混凝土中碱含量超标外，与采用的碱活性骨料有极大的关系。一般碳酸盐骨料是无害的，CaCO3晶体与碱不反应，但有的碱活性岩种骨料，如硅质石灰岩、凝灰岩、蛋白岩等，骨料中含有活性SiO2不宜超过5，骨料中硫化物及硫酸盐的SO3离子含量不宜超过骨料的0.5，因此对主要工程采用的骨料应作碱活性检验。 3、控制水灰比和水泥用量。水灰比关系若混凝土孔率多少，影响CO2在孔隙中的扩散程度、混凝土碳化的速度和对钢筋的锈蚀，因此耐久性混凝土结构设计就要注意控制水灰
10、比，控制水泥用量是为了保证混凝土的密实性，通常规定不低于最小水泥用量，但水泥过量，会引起收缩和水化热过大而产生开裂，并非有利，用耐久性要求宜优化的混凝土配合比来确定最佳水泥用量和水灰比。 (三)要限制氯盐的含量 如前所述，氯盐污染是诱发钢筋锈蚀的一个很重要因素。氯盐污染有的是来源于使用带有氯离子的掺合料的内掺原因造成的，有的是外部环境如：海洋附近的空气中含有氯离子或地下水中含有氯盐或是使用含有氯离子的除冰盐的外渗原因造成的。混凝土高碱性在一定范围内抑制了Cl-对钢筋的腐蚀，而混凝土碱度低时微量Cl-就可引起钢筋锈蚀。因此，为了提高混凝土结构耐久性除前面所述措施外，还需限制Cl-的含量，而且各国规范根据混凝土类型和使用环境给出了不同Cl-的限值。 三、结束语 钢筋混凝土桥梁耐久性问题的原因通常是由设计和施工的失误引起的，法国从造价来分析建筑物失效的结果表明：43的建筑物失效是因为设计失误，43是施工失误，另有6是材料使用失误和8是维护失误引起的。这些情况大多归结为人们对钢筋混凝土结构的耐久性认识不够，过多强调减小工程造价而忽略了工程的长期造价。钢筋混凝土桥梁耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证。只有这样，才能保证和提高钢筋混凝土桥梁结构的耐久性，才能保证我国交通事业的可持续发展。 9
