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1、新桥梁规范下桥梁结构耐久性设计探究 摘要:文章分析了影响桥梁耐久性的环境作用，提出了材料得耐久性设计和加强构造措施，为桥梁耐久性设计提供借鉴。关键词:耐久性设计；碳化；氯离子的侵蚀；碱—骨料反应；构造措施Abstract：thispaperanalyzestheenvironmentalimpactofthebridgeroledurabilityofthematerialpresentedwasdesignedandstrengthenthedurabilityofstructuralmeasures,designed
2、toprovideareferenceforbridgedurability.Keyword：durabilitydesign;carbonation;chlorideionerosion;alkali-aggregatereaction;structuralmeasures中图分类号：U455.47+1文献标识码：A长期以来，人们受混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料这一认识的影响，在混凝土常规设计中，认为结构承载能力不随时间和环境影响而变化，忽视了钢筋混凝土结构性问题，造成了钢筋混凝土结构耐久性研究的相对滞后，并在近年来
3、出现桥梁的早期破坏现象，影响了桥梁的使用寿命。82004年交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；以及2006年交通部颁布《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）提出了公路桥涵应根据其所处环境条件进行耐久性设计。对桥梁的耐久性设计起到了重要的指导作用。1.影响钢筋混凝土耐久性的环境作用1.1混凝土的碳化混凝土是以水泥砂浆为基体,以骨料为加劲材料的复合材料,水泥砂浆体的主要成分CHS凝胶是一种结晶不完整的蜂窝形成错综复杂的网状结构,骨料与水泥砂浆间有微
4、孔隙、微裂纹、因而混凝土材料具有一定的渗透性。空气中的二氧化碳扩散到混凝土中与水作用生成碳酸、碳酸与水泥水化过程是产生氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙反应生成碳酸钙,在自由水的作用下碳酸钙沉淀在混凝土内部的孔穴中,就是混凝土碳化。混凝土碳化的结果使混凝土的PH值降低,如果碱损失发生在钢筋附近,当混凝土PH值小于11.5时,就能引起钢筋表面惰性氧化薄膜的破坏,在空气中和氧的作用下,还可以引起平行于钢筋的裂纹和混凝土的崩裂。混凝土的碳化程度与水灰比有关,随水灰比的增加而碳化速度加快,随空气湿度和二氧化碳的增加,碳化速度加快,混凝土
5、的碳化速度随养护时间的增加而减小。因此，增加单位混凝土中的水泥用量,会提高混凝土密度和抗渗透性,8可以减小混凝土的碳化速度。增加保护层的厚度,使混凝土碳化到达钢筋表面的时间增加,也有利于混凝土结构抗碳化的能力。1.2氯离子的侵蚀混凝土本身含有的氯离子可通过扩散作用和毛细作用进入混凝土内,对钢筋的锈蚀影响极大。氯离子半径小,穿透能力强,很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上,取代钝化膜上的氧离子,使氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁,氯化铁的溶解度比氢氧化铁大得多,由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性,特别是氯离子作用在钢筋局部区域内时为
6、阳极区,形成腐蚀。当溶入混凝土中的氯盐达到混凝土重量的0.1%～0.2%时,钢筋开始锈蚀。当氯盐含量超过1%后,钢筋的锈蚀面积将急速增加。同时,氯化物侵蚀所形成的锈蚀产物会导致混凝土的开裂和崩裂。研究表明,氯化物侵蚀导致的钢筋锈蚀一般大于混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。1.3碱─骨料反应8碱─骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱─硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。碱─骨料反应引起的混凝土结构破坏程度，比其他耐久性破坏发展更快，后果更为严重。碱─骨料反应一旦发生，很难加以控制，一般不到两年就会使结
7、构出现明显开裂，所以有时也称碱─骨料反应是混凝土结构的“癌症”。对付碱─骨料反应重在预防，目前还没有更可靠的修补措施。防止混凝土碱─骨料反应的主要措施是：选用含碱量低的水泥；不使用碱活性大的骨料；选用不含碱或含碱低的化学外加剂等；通过各种措施，控制混凝土的总含碱量不大于3kg/m3。1.4冻融循环破坏混凝土是多孔隙的复合材料,外部的水份会通过毛细作用进入孔隙。当温度降至点以下时,孔隙中的水冻结膨胀,其体积增加9%左右,当至少有91.7%的孔隙充满水时,水里结冰才产生内应力。孔隙体积膨胀,孔壁受压变形,冰融化后,就可能使孔壁
8、产生拉应力,反复冻融,当作用于孔壁的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时,即可以产生微裂缝,持续冻融的结果使混凝土开裂,甚至崩裂。混凝土的密实性不好,则其抗渗性能差,可导致更多的水分进入混凝土内部,加快混凝土结构的冻融破坏。因而降低混凝土的水灰比,提高单位混凝土中水泥的用量,对混凝土结构抗冻融破坏都是有利的
