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摘要：经过近几十年的快速发展，中国桥梁的数量已十分庞大。其中不少桥梁暴露出缺陷，更有一些桥梁在远没有达到设计预期寿命时出现耐久性能严重退化的现象，甚至出现倒塌等毁灭性事故。造成非常严重的经济损失。国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的。国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和成果起着决定性作用。本文主要针对混凝土桥梁结构耐久性及对策进行简要分析。
关键词：混凝土；桥梁结构；耐久性；对策
1造成混凝土结构破坏的主要因素
1.1混凝土的中性化（主要是碳化）
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。
1.2氯离子的腐蚀氯离子半径小，穿透能力强，能够加速钢筋腐蚀，对混凝土的破坏主要表现在：氯离子进入混凝土并到达钢筋表面，能破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋发生局部腐蚀；②氯离子的电化学作用，Cl-吸附并破坏钢筋局部钝化膜，露出钢铁基体，这暴露区与周围钝化膜形成电化学腐蚀电池，使Fe-2e-Fe2+阳极反应过程发生，Cl-还强化腐蚀电池的导电性，加速电化学腐蚀过程。
1.3混凝土碱一集料反应
混凝土碱一集料反应是指混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的破坏性膨胀反应。该反应发生于混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱之间，其反应产物为硅胶体，这种硅胶体遇水膨胀，产生很大的膨胀压力，从而引起混凝土开裂。出现裂缝后，会加速混凝土的其他破坏，如空气、水、二氧化碳等侵入，会使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快。
2影响混凝土桥梁结构耐久性的主要因素
在运营期间，桥梁受到環境等自然因素的影响而逐渐老化，承受汽车重载、风、地震、疲劳、超载、人为因素作用，使桥梁结构材料及构件的力学性能不断退化，从而导致结构各部分不同程度损伤和劣化。
首先，由于桥梁所用的混凝土在大气中的碳化会降低混凝土碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用，还会加剧混凝土的收缩，导致混凝土的开裂和结构的破坏。因此，混凝土碳化与混凝土结构的耐久性密切相关。另外，混凝土碱集料反应的产物硅胶体会遇水膨胀，产生很大的膨胀压力，从而引起混凝土开裂。这种裂缝出现后，会加速混凝土的其他破坏，如空气、水、二氧化碳等的侵入，使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快，钢筋锈蚀产生铁锈的体积远大于钢筋原体积，又会使裂缝扩大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆混凝土性能的劣化逐步失去了对钢筋的保护能力，同时其强度随时间也有所变化，强度标准差随时间的增大而增大。
其次，由于自然和人为因素，使氯离子侵入混凝土内部，破坏钢筋表面的钝化膜而使钢筋锈蚀。钢筋锈蚀达到一定程度时，由于锈蚀产物体积膨胀而造成混凝土保护层开裂。腐蚀量越大，裂缝宽度也越大，当锈蚀发展到较严重时，混凝土保护层表面将出现数条裂缝，主裂缝与锈蚀量呈现共同增长趋势。钢筋的锈蚀不但使其截面积有所损失，材料的性能也会发生衰退，从而影响混凝土构件的承载能力，因此钢筋锈蚀是钢筋混凝土桥梁结构耐久性降低的最主要因素。
另外，混凝土长期的受力作用使其徐变逐渐增加，桥梁运营6—7年后，桥面跨中标高均会有不同程度相对下挠，长期应变受混凝土受载龄期的影响很大。混凝土徐变引起的应力重分布。而且在大跨度梁预应力施加中，实际情况难以与设计十分吻合，长时间受力加上徐变收缩的影响，预应力损失将是影响混凝土桥梁结构耐久性的主要因素。
最后，由于桥梁所采用的材料实际上存在许多微小的缺陷，所承受的车辆荷载和风荷载.都是随机动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，在循环荷载作用下，这些缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，逐步在构件中形成裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制，可能会引起材料、结构的脆性断裂。另外，桥梁的线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等，都会使桥梁结构的耐久性变差。
3提升混凝土桥梁结构耐久性的策略
3.1混凝土梁的优化
单一梁体必然难以满足当前各种复杂区域的桥梁建设需求，因此需要采取综合性较强的桥梁设计策略，以拓宽桥梁使用范围，比如可以使用结合梁作为混凝土梁。结合梁属于优化后的混凝土梁结构，该结构能够大大提升混凝土梁的强度，达到桥梁抗裂的要求。以石武客运专线郑州黄河公铁两用桥为例，该桥由于铁路的标准要求，特别是在耐久性方面提出了更高的要求，为了提升桥梁的耐久性需求，但是在后续施工中对混凝土的配合比方面做了很严格的要求、同时在施工工程中对混凝土的温度、养护等方面均作出了严格控制要求。
3.2正交异性钢桥面优化
现阶段，我国经济在快速发展，物流运输行业也在飞速发展，这也使得卡车超载问题成为普遍情况，大量重型客车在混凝土桥梁上行驶，对混凝土桥梁结构的耐久性产生巨大影响。然而车辆超载问题并非一朝一夕能解决，尤其是当前我国正处于社会主义发展关键时期，保证物流交通的顺畅是基本要求，因此在桥梁结构耐久性的提升上，可以通过加厚钢桥面的方法来提高桥梁结构的稳定性，比如可以将桥梁两侧的重型车辆通道的钢板厚度增加到16mm。
3.3做好低温天气下的桥梁养护工作
冰融循环对混凝土桥梁的结构耐久性产生巨大的影响，而混凝土裂缝的产生进一步使冰融循环的破坏力提升。因此为了解决桥梁在低温环境中存在的冰融循环问题，应优先解决混凝土桥梁的裂缝问题。在桥梁裂缝的控制上，主要是保证构件的截面具有足够的配筋率，并且选
择合适的混凝土保护层，以避免裂缝到达钢筋位置使钢筋出现锈蚀的问题。此外，对于含钢量相同的截面，可以通过减少钢筋直径、增加钢筋数量的方式来提升构件的抗裂度，而在混凝土配料上，还必须保证级配碎石的粒径以及混凝土材料的性能。在混凝土桥梁施工结束后，为了防止桥梁出现冰融循环的情况，还需要在混凝土的表面铺设隔水材料，以便阻断地表及地下水的浸入。此外，还应在桥梁的建设过程中，不断完善混凝土结构桥梁表面排水系统，使得桥梁表面的降水能够及时排出桥面，这样避免水滴或者积水停留在桥面，防止在低温环境下出现结冰的情况。
3.4控制材料性能以及做好钢筋防腐工作
在混凝土桥梁的建设中，使用的混凝土具有高性能，这种混凝土往往具有较强的抗渗透性能、高强度以及强稳定性等特点。因此为了提高混凝土桥梁的结构耐久性，一定要做好混凝土质量控制工作，在使用前做好混凝土材料的选购、存储以及强度试验，保证混凝土材料的性能。而在混凝土配比时，需要通过配比试验来确定最佳水灰比，以便减少混凝土施工完成后内部毛细孔的数量。在混凝土混合料的骨料选择上，尽可能选择活性物质含量较少的骨料，同时在拌和的过程中，可以加入适当的引入剂来提高混凝土的整体性能。而对于钢筋的选择，应根据施工要求选择质量合格的钢筋产品，并且还要做好钢筋的表面除锈工作，并且在钢筋运输到现场时，还需要做好钢筋的存储与防腐措施，一般可以通过在钢筋上涂抹防腐蚀漆的方法。在钢筋的搭建上，应该将钢筋牢牢地固定在模板上，以防止钢筋移位对混凝土浇筑以及振捣产生不利的影响，对于桥梁中一些暴露在混凝土表面的金属结构，为了抵御自然环境的影响，可以对其表面采取必要的防腐蚀措施。此外，在伸缩缝的设计上，需要根据桥梁的计划使用年限，对伸缩缝进行合理控制，并且在设计过程中还应为伸缩缝设置合理的排水通道，以避免出现积水的情况。
4结束语
综上所述，混凝土桥梁出现的结构耐久性问题对桥梁的安全性及使用寿命产生巨大的影响。在当前我国社会经济快速发展的背景下，混凝土桥梁结构耐久性问题频发，这对我国桥梁建设行业的健康发展产生不利影响。因此需要仔细分析我国混凝土桥梁存在的结构耐久性问题及产生原因，并且采取针对性的解决及优化措施，以保证桥梁的安全使用。
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论文作者:高聚玉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/7
标签：混凝土论文; 桥梁论文; 钢筋论文; 耐久性论文; 结构论文; 锈蚀论文; 裂缝论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;