混凝土结构桥梁施工耐久性方法

[摘 要]本文从原因分析和后果分析两个方向阐述了混凝土结构桥梁耐久性不足问题,并就其问题提出相应的解决方法,希望能够为相关研究提供一定的借鉴.

[关 键 词]耐久性桥梁方法

[中图分类号]TV331[文献码]B[文章编号]1000-405X（2014）-4-335-1

0前言

随着我国交通运输行业的进一步发展,混凝土结构以其耐久性好、可塑性好等优势被运用到桥梁当中.然而就当前使用现状来看,混凝土结构桥梁往往并非想象当中的耐用,一些桥梁在使用二三十年以后便开始进入老化期,并伴随众多安全隐患.截至目前,混凝土结构桥梁的耐久性问题已经成为业界极为关注的重点研究之一.

1混凝土结构桥梁耐久性不足的原因及后果

1.1原因分析

混凝土结构桥梁耐久性主要是指该结构条件下的桥梁在预期作用下能够长久保持结构稳定性和安全性的一种能力.然而,从桥梁使用混凝土结构的实际状况来看,其耐久性并非理论上的好,甚至在短期内出现老化、坍塌问题.具体来说,其耐久性不足主要是因为：

第一,混凝土的基本材质和耐久性标准不合格.混凝土是由砂石、水泥和水进行混合拌制而成,其基础材料的材质决定硬化后的质量,并为后续桥梁施工打下坚实的材料基础,提高桥梁耐久性的使用.但是,由于近些年来我国对交通运输的需求量增大,桥梁铺设需求也随之增加,一些施工部门往往忽视了混凝土材料的材质要求,甚至在桥梁设计之时,并没有针对其耐久性设定明确的标准,从而导致设计方案无法与桥梁施工项目的施工条件、环境条件以及水泥性能等实现最优化的匹配.

第二,混凝土结构桥梁施工不符合要求.混凝土结构桥梁施工不严、内部缺陷太多也会造成其耐久性不足的问题,具体表现在混凝土的密实性方面.主要形式有以下三种：第一,碳化.混凝土结构中的水泥石含有氢氧化钙,一般会在钢筋表面形成一个碱性的薄膜,并通过这一薄膜可以保护钢筋免受酸性物质的侵蚀,但是如果混凝土密实度不足,空气中所含的二氧化碳和水就会渗入到混凝土当中,产生化学反应,形成碳酸,从而中和氢氧化钙使钢筋锈蚀,这也叫做混凝土“碳化”过程；第二,渗透和冻融破坏,同样由于混凝土结构不密实,使得空气和水渗透到混凝土结构内部,从而使混凝土产生化学侵蚀.而且当温度较低的时候,混凝土结构内部的水会结成冰,并膨胀产生压力,经多次动容循环以后,混凝土结构就会剥落酥裂.

第三,片面追求施工进度,桥梁营运过程中缺少正常的检测和维修.混凝土结构桥梁的长久化使用需要与之匹配的检测维修工作.尤其是在桥梁的施工过程中,一旦不注意检测工作的认真实施,极有可能影响后续使用.例如,施工中混凝土添加早强剂,会使结构强度发展不良,从而使得桥面耐久性降低、易开裂.同时,在桥梁建成以后,更需要定期对桥梁进行检测维修,确保安全隐患的及时去除.然而,在实际操作过程中,重建设、轻检修的问题依然时有发生,这些都使得混凝土结构桥梁的耐久性大打折扣.

1.2后果分析

由上可知,混凝土结构桥梁施工耐久性取决于混凝土的基本材质、桥梁施工标准以及桥梁运营中的检修等方面,任何一种情况出现问题都会直接导致两种后果：第一,影响桥梁安全性.近些年来,由于我国已建桥梁设计标准低、车辆超载、北方采用除冰盐以及防水不当等都直接导致了桥梁钢筋锈蚀、铺装层剥落、桥面渗水等问题的出现,甚至导致桥梁的突然破坏和倒塌,造成人员伤亡.第二,易造成经济损失.根据欧美及日本等发达国家相关经验表明,当混凝土结构桥梁使用10-20年以后,由于结构耐久性而产生的加固和维修费用是相当昂贵的.根据国外学术界提出的“五倍定律”显示,前期设计阶段对桥梁防护设计节省1美元,后期就会追加至少是其五倍的维修管理费用.

2混凝土结构桥梁施工耐久性设计方法

2.1混凝土材料选择方法

选择适宜的混凝土材料是实现混凝土结构桥梁耐久性使用的一个最基本方法.例如,低水化热、低C3A含量以及偏低含碱量的水泥；洁净、耐久、坚固的骨料；钢筋及其他材料达到质量标准要求等.需要注意的是,在项目施工之前,要注意对入场混凝土材料进行严格的质量检测,使用高强度混凝土,并且在水灰比配制方面要有严格的限度规定,减少胶凝材料与骨料之间的孔隙率,确保材料选择与水灰比适宜桥梁后续施工和使用,提高桥梁耐久性.

2.2结构设计方法

诸如应力、环境温度、裂缝等问题都是影响混凝土结构桥梁使用寿命长短的主要因素.在桥梁施工过程中,需要就这些因素问题进行充分的考虑,并建立相应的使用寿命预测系统,从而科学化、精确化的预测桥梁的使用寿命,并为其耐久性设计提供参考依据.就实际施工现状来看,一般会采取提高混凝土保护层厚度的方法来提高桥梁的耐久习惯,但是需注意保护层并非越厚越好,如果超过一定标准就回出现混凝土开裂现象.

2.3维护管理方法

混凝土桥梁的维护管理要注意：第一,加强对混凝土桥梁的日常巡查.即由熟悉桥梁施工技术的专业性技术人员按照日常维护管理要求对桥梁的使用情况进行全面检查,一旦发现问题要及时予以检修.如果条件允许,可以建立桥梁养护管理系统,这样不仅能够将日常巡查的信息进行记录统计,更能够合理安排桥梁养护措施；第二,注重季节性养护.北方冬季以及南方雨季的时候更要注重对桥梁的维护,以延缓混凝土桥梁病害的恶化；第三,要强化桥梁状况的巡查信息统计分析工作.相关部门需要针对巡查结果进行系统统计,并进行综合分析快速设定解决方案,及时修复桥梁道路出现的病害问题.同时,为了保证检测维修工作的顺利进行,要建立严格的的督办机制,委派专门的监察督办人员,负责监督跟进检修工作,以将更多的病害险情扼杀在萌芽状态.

3总结

由于混凝土的基本材质和耐久性标准不合格、施工不符合要求以及缺少正常的检修工作等,直接导致了混凝土结构桥梁出现裂缝、坍塌等现象,影响使用的耐久性.想要提高其结构耐久性,就必须要针对这些问题,选择适宜的混凝土材料,注意结构设计的合理性和科学性,并注意桥梁施工及日常使用的检查维修管理工作.