土材论文设计—跨海桥梁混凝土耐久性分析报告

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1、跨海桥梁混凝土耐久性分析课程名称：土木工程材料论文题目：跨海桥梁混凝土耐久性分析学院：土木建筑工程学院班级：学号：姓名：目录摘要关键词正文1.跨海大桥混凝土结构耐久性设计背景1.1跨海大桥附近海域气象环境1.2跨海大桥面临的耐久性问题1.3影响跨海大桥混凝土结构耐久性因素的分析2.提高海洋工程中混凝土耐久性的技术措施与方案设计2.1技术措施2.2方案设计3.杭州湾大桥混凝土结构耐久性分析与说明3.1杭州湾大桥相关信息~9~跨海桥梁混凝土耐久性分析3.2杭州湾大桥耐久性分析与总体方案3.3杭州湾大桥耐久性措施的具体说明4.结论参考文献【摘要】伴随着经济的发

2、展，跨海通道（桥梁、隧道）的建设日益增多。然而，由于跨海通道自身的特殊环境，建筑结构的耐久性面临新的挑战，研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略变得极为迫切和需要。笔者先从耐久性的设计背景入手，分析影响耐久性的因素。然后分析提高混凝土耐久性的技术措施与方案设计。最后，笔者将以杭州湾大桥为例，具体分析其混凝土结构耐久性方案。【关键词】混凝土结构跨海桥梁耐久性技术措施【正文】1.跨海大桥混凝土结构耐久性设计背景1.1跨海大桥附近海域气象环境~9~跨海桥梁混凝土耐久性分析海域气象环境，对于跨海大桥的设计、施工及维护均起着重要影响。统计资料来看，我国跨海大桥目前有24

3、座。其中，港澳地区7座，大陆地区10座。大陆地区这10做跨海大桥中，东南沿海地区8座，北部海域2座。由此可见，这些跨海大桥大多分布在东南沿海，处于北亚热带南缘、东北季风盛行区，受季风影响较大，年平均气温及海水水温较高，常伴有海雾天气的出现。海洋环境特征明显。1.2跨海大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起。主要表现形式有钢筋锈蚀、冻融循环、盐类侵蚀、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。我国多数跨海大桥位于亚热带地区，严重的冻融破坏以及海面浮冰的冲击磨损可以先不予以考虑。对于镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏，可以

4、通过控制混凝土组分来避免。那么，钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。海洋环境下，混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：一是海水中氯离子的侵蚀，二是大气中的使混凝土中性化。笔者查阅了部分资料，通过国内外大量工程调查和科学研究结果表明，海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是进入混凝土中，并在钢筋表面聚集，促使钢筋产生电化学腐蚀。资料亦表明，在跨海大桥周边的港口设施中，海洋环境下混凝土的碳化速度远远低于氯离子的渗透速度，中等质量的混凝土自然碳化速度平均为3㎜/年。1.3影响跨海大桥混凝土结构耐久性的主要因素资料表明，我国沿海海水中各种盐类的总含量，即盐

5、度为20‰—35‰。其中，约占总盐量的78%，其余是等，约占22%。这些盐分随着海水、海风、海雾缓慢侵入桥墩、乔塔以及桥面，对桥梁的结构造成腐蚀。总的来说，海洋环境下，影响混凝土的结构耐久性因素主要有：盐类侵蚀、碱集料反应以及海洋环境情况。（1）盐类侵蚀氯盐(Cl-)最主要的破坏作用是对被混凝土包裹的钢筋进行腐蚀。氯离子与钢筋直接发生电化学反应，像催化剂一样促使钢筋的钝化膜破坏，使钢筋产生锈蚀。除氯盐外，海洋环境中还有一定的硫酸盐和镁盐。其中，以硫酸镁的侵蚀最为强烈。和均作为侵蚀源，构成严重的复合侵蚀——~9~跨海桥梁混凝土耐久性分析硫酸盐侵蚀和镁盐侵蚀

6、。通过反应生成石膏，导致固相体积增大，产生很大的内应力，引起混凝土的膨胀开裂；同时，反应生成大量的，引起水化产物的分解，造成混凝土强度和粘结性的损失，生成钙矾石，而钙矾石的生成过程中又结合了大量的水，使得固相体积继续增大，引起混凝土的膨胀、开裂，甚至解体。（2）碱集料反应碱活性集料、碱含量和水分的存在，是混凝土发生碱集料反应（AAR）的充分必要条件。海洋潮湿的环境使桥梁内部长期保持着较高的湿度。同时，渗入的海水可提供碱集料反应所需的。研究表明，当混凝土内多孔溶液中的浓度超过时，若发生碱集料反应，周围溶液中的起着催化作用。那么，当混凝土中的碱含量(OH-)

7、较高时，海水中的可能发挥着类似的催化作用。因此，处于海洋环境中的桥梁混凝土具有较大的碱集料反应风险。碱集料反应生成的碱—硅酸盐凝胶吸水膨胀，体积增大，引起混凝土局部过度膨胀，从而诱发裂缝并加速侵蚀破坏。（3）海洋环境情况研究表明，温度每升高10℃，侵蚀反应速度增加1倍。与此同时，高温可以大大缩短钢筋脱离钝化膜的时间，这便加速了侵蚀破坏的进程。比如，在厦门、杭州、青岛等沿海地区，由于夏季气温常年偏高，海水水温也较高，有助于侵蚀反应的发生。同时，在多孔的混凝土中，当混凝土空隙中的水分蒸发，导致水溶液浓度大于饱和浓度时，水中的盐分便会产生结晶，相应的结晶压力可

8、以使混凝土开裂、剥落。可以想到，在潮汐作用下，桥墩部分处于干湿交替的状态，常常发