钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题研究

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1、钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题研究　　摘要:本文针对钢筋混凝土桥梁结构耐久性的问题，分析了结构耐久性失效机理、耐久性影响因素、桥梁结构耐久性现状及提高桥梁结构耐久性的对策。关键词：钢筋混凝土桥梁耐久性结构安全中图分类号：TU37文献标识码：A1、概述钢筋混凝土包括预应力钢筋混凝土桥梁的耐久性是近半个世纪来人们普遍关心的问题。大量研究结果表明，钢筋混凝土桥梁耐久性的降低除自然灾害或意外事故外，主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀；混凝土碳化；盐结晶胀裂，冻融循环；盐冻破坏，碱—骨料反应；综合破坏等。2、混凝土结构耐久性失效机理2.

2、1钢筋腐蚀7混凝土结构的耐久性主要取决于钢筋锈蚀的速率。因为埋在混凝土中的钢筋发生锈蚀以后，其产生的铁锈的体积向四周膨胀，而钢筋四周的混凝土会限制它的膨胀，产生了交界面上的钢筋锈胀力。随着钢筋锈蚀率的增加，钢筋锈胀力将导致混凝土保护层受拉而开裂，混凝土对钢筋的保护大大减弱，有害介质直接接触到钢筋，钢筋锈蚀速度加快。钢筋生锈一方面使其截面面积减少，另一方面铁锈的体积膨胀导致混凝土开裂或剥落，消弱钢筋与混凝土的有效接触面积，使结构削弱使用功能和承载力。2.2盐结晶胀裂在海滨或跨越河流（特别是排污河）以及盐渍土地区的桥梁墩台经常发生此类破

3、坏。由于毛细作用，混凝土孔隙中充满了液体，当水位及环境温度变化时，液相中的盐份析出，在一定温度和湿度下转化为体积膨胀的结晶水化物，使混凝土结构胀裂，进而导致钢筋锈蚀，体积膨胀，加重了混凝土的开裂，造成恶性循环。2.3混凝土碳化碳化是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。碳化会降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用，给混凝土中钢筋锈蚀带来不利的影响，同时，混凝土碳化会加剧混凝土的收缩，这些都能导致混凝土产生裂缝和结构的破坏，混凝土

4、碳化与混凝土结构的耐久性密切相关，是衡量钢筋混凝土结构物可靠度的重要指标2.4水冻融破坏7这种破坏模式主要发生在我国的三北地区。水在负温下发生相变，转化成冰，体积膨胀9%左右。当混凝土处于饱水状态，因温度的降低，毛细孔中的水结成冰，对周围造成挤压，反复的结冰、融化，长此以往使混凝土结构疏松，失去强度。2.5综合破坏首先，水冻融和盐冻是引起某些钢筋混凝土桥梁破坏的主要因素。北方的混凝土桥梁工程在冬季处于十分恶劣的水冻融环境，年冻融循环次数多，并接触化冰盐水，兼有盐冻破坏作用，而目前在混凝土桥梁工程的设计施工中，均没有对混凝土的抗冻性提

5、出明确要求。其次，钢筋锈蚀引起的混凝土破坏也很严重。钢筋保护层较薄、各种因素造成混凝土开裂、流水侵蚀和Cl离子腐蚀是钢筋锈蚀的主要原因。第三，混凝土选材、配合比和施工自身存在的质量问题，是一些早期修建的立交桥耐久性不良的一个主要原因。而最基本的，桥梁防水的失效或根本就没有防水措施，是所有病害发生的直接诱因。3、耐久性影响因素3.1环境因素72002年4月起实施的《混凝土结构设计规范》增加了有关耐久性的规定，混凝土结构所处的环境类别的划分，环境等级越高，说明结构所处的环境越恶劣，对结构的耐久性越不利。环境中的湿度、温度、日晒、雨淋及冲

6、击荷载的影响，混凝土结构很容易开裂。二氧化碳、水分、氧气和其他有害物质通过混凝土内部形成的裂缝、毛细孔道向混凝土结构的内部扩散，从而导致内部钢筋的锈蚀混凝土结构性能的劣化。环境温度与环境湿度则是影响钢筋锈蚀的主要因素，同样特殊环境中的酸、碱、盐也是导致混凝土腐蚀破坏与钢筋锈蚀的主要因素，如沿海地区的盐害、寒冷地区的冻害、腐蚀性土壤及工业环境中的酸碱腐蚀等。3.2设计因素桥梁结构设计中设计人员普遍存在这样一种观念：重视强度设计，轻视乃至忽视结构耐久性设计；重视结构承载力极限状态的分析，轻视正常使用状态的分析；重视结构的建造，轻视结构的

7、检测和维护。许多设计人员目前尚不能从结构体系、构造、材料、维护等方面以及从设计、施工到运行全过程加强和保证结构的耐久性和安全性。这种只重视取用规范规定的安全系或可靠性指标来保证结构的安全性，这往往只满足规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性与安全性方面的考虑。很多桥梁工程虽然满足了设计规范的强度要求，但仅仅使用几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等一系列耐久性能问题。因此，桥梁设计时要从构造、材料等角度取措施，充分考虑不同的环境和使用条件及不同的计算对象对结构体系提出不同的布局和构造等方

8、面的求。3.3施工因素7施工水平对桥梁结构的耐久性具有重要的影响。如混凝土浇筑中控制措施不当，导致漏筋；拆模方法不当或拆模过早，引起早期裂缝；雨期施工应注意增加排水与防沉措施；冬期施工应注意增加防胀冻与防融陷的措施等。施工过程控制的好