摘要：本文针对一些沿海地区公路桥梁破坏状况，分析其破坏原因，并提出了相应的防止对策。
关键词：沿海地区；公路桥梁；破坏原因；分析；防止对策
引言
通过对沿海地区修建于20世纪70、80年代的钢筋混凝土桥梁的工作情况进行了调查，结果显示，在十几座建成有10-20年左右的旧桥中，几乎全部发生了不同程度的破坏，有的是严重破坏，甚至到了必须大修或重建的程度，给行车安全带来不利影响。
一、破坏特征
在所调查沿海地区十几座旧桥中，其破坏特征主要表现在以下几个方面。
1.1 破坏部位
主梁、盖梁、灌注桩、桥面铺装、护拦、伸缩缝均有不同程度的破坏，但灌注桩、盖梁和主梁的破坏最为严重，中梁尚完好。
1.2 破坏形式
（1）梁、板钢筋锈蚀。混凝土保护层剥落后，受力筋裸露并严重锈蚀，甚至有的受力主筋因锈蚀断裂。有的桥梁梁、板底开裂后经修补，有的修补后又重新开裂。保护层脱落后，钢筋直接外露，更加剧了钢筋锈蚀。
（2）混凝土呈层状剥落。有的桥梁板、梁表面层呈层状剥落，粗骨料外露，钢筋也已外露，其断面尺寸远小于原设计尺寸。
（3）桩柱溶蚀破坏。由于长期受海水侵蚀，有的桥墩桩经变细，竖向钢筋外露并锈蚀。沿海公路灌注桩，常年受海潮侵袭，已经有约10cm厚混凝土被溶蚀掉。
二、破坏原因分析
根据对旧桥的调查破坏情况分析，以及桥梁所处的环境，破坏原因可能由物理化学、结构设计以及施工等方面造成的。
2.1物理化学原因
（1）硫酸盐、镁盐的侵蚀。水泥混凝土是由水泥、碎石、砂、水四种材料组成，水泥是混凝土中最易受侵蚀的部分，它由硅酸盐水泥熟料与水反应而产生的。主要成分有氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙。其中氢氧化钙、水化铝酸钙都是碱性物质，氢氧化钙能一定程度溶于水，它们遇到水中酸类或某些盐类物质时，就能相互作用，破坏混凝土结构。
硫酸盐侵蚀有两种类型，一种是钙矾石结晶型侵蚀，一种是石膏结晶型侵蚀。前者造成混凝土开裂，后者引起混凝土剥落或溃散。从现场破坏形式看，两种形式都有可能存在。
近几年，沿海地区桥梁施工中，我们对所处河流水质取样分析，从水质实验看出沿海地区水中硫酸盐、镁盐的含量较高，对混凝土结构的侵蚀作用不容忽视。
（2）CL-侵蚀，造成钢筋锈蚀，导致混凝土开裂。所调查的桥梁均处于盐碱地带，距海岸较近，空气中及与之接触的水中含有较高的CL-成分。有些桥梁靠近晒盐场，运盐车辆在桥上通过时，有大量的盐粒撒落在桥面上。这些盐粒随雨水直接流至梁、桥及桥墩上。众所周知，由于CL-的侵入，破坏了钢筋的钝化膜，引起钢筋生锈，而钢筋生锈是一个体积增大的过程，可导致混凝土开裂。混凝土的开裂又使得CL-更容易渗入，容易引起更严重的锈蚀及开裂，直至混凝土保护层完全脱落。
（3）冻融破坏。该地区冬季气温一般在-10℃左右，低时可达到-15℃。冻融破坏造成混凝土开裂及砂浆剥落、粗骨料外露、脱落等。
（4）碱-集料反应引起开裂破坏。我们对该地区的几个主要石料场的集料进行了碱活性检验，其中某石料场检验结果如图1所示。从检验结果看，大部分石料场的集料是碱活性的。由此可见，不能排除碱-集料反应引起的破坏。
图1 某石料场集料的碱活性检验
（5）盐类结晶侵蚀。由于混凝土是多孔材料，盐分可以沿毛细孔隙进入混凝土内部。当水分蒸发时，孔溶液达到盐的饱和浓度，一方面由于侵蚀介质的浓度升高加速了化学侵蚀的速度，另一方面由于盐分析晶，可以产生很大的结晶膨胀力，导致混凝土开裂、剥落等破坏。研究显示，NaCL在过饱和度等于2，温度为8℃时，产生的结晶压力可达55.4 MPa，远远超过了混凝土的抗拉强度，足以使混凝土开裂。由盐类析晶引起的混凝土破坏程度有时甚至比化学侵蚀还快、还严重。
（6）镁盐侵蚀。所调查的桥梁距海岸都很近，当涨潮时，海水可直接倒灌至某些桥下。因此，与桥墩接触的水中有大量的Mg2+存在。Mg2+可与混凝土浆体中的Ca（OH）2生成溶解度极小的Mg（OH）2和可溶性钙盐，可直接导致C-S-H凝胶发生分解，使硅酸盐凝胶的胶结性能下降，造成溶蚀性破坏。
（7）碳化破坏。碳化使混凝土的碱度降低，当碳化深度超过钢筋保护层的厚度，达到钢筋表面时，可使钢筋脱钝，导致钢筋锈蚀。经对某座桥梁的检测，碳化深度为8～15 mm。局部已超过了保护层的厚度。因此，碳化作用对钢筋的锈蚀作用也是不容忽视的。
2.2结构方面的原因
（1）钢筋保护层厚度过小。根据现场调查，从混凝土剥落处看，混凝土保护层厚度多在15～25mm，局部在15mm以下。由于保护层过薄，使得CL-在不长的时间内就可以渗透到钢筋表面，碳化层也容易达到钢筋表面，造成钢筋锈蚀。
（2）桥面水的排放方式不当。桥面水排出后，直接流在梁上，尽管有些桥梁设置排水管，但由于设置角度不当，部分水仍可回流至梁上。从调查情况来看，排水口处的破坏往往比较严重。桥面水流到板、梁、墩上，加速了侵蚀过程的进行。这是由于上述物理化学侵蚀过程都离不开水的作用。
2.3 施工方面原因
从现场看到，有些部位钢筋直接外露；有些部位振捣不实，疏松多孔等。另据了解，有的桥梁在施工时，施工用水未经化学检验，直接用当地的河水拌和混凝土。这些都会直接影响桥梁混凝土的耐久性。
三、防止混凝土桥梁破坏的对策
为了防止混凝土桥梁过早地破坏，提高使用寿命，就必须提高混凝土的耐久性。为此，我们采取了一系列措施，来防止腐蚀的发生、提高桥梁使用寿命。
3.1材料方面
（1）降低水灰比
混凝土的渗透性与水灰比有直接关系，水灰比越低，渗透性越低。降低混凝土的渗透性是防止钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀的主要途径。据了解，在近几年沿海地区桥梁建设中，对暴露于海水或盐渍水的混凝土，其水灰比一般不超过0.4。
（2）使用减水剂
减水剂是在保持混凝土塌落度基本相同的情况下，具有减水增强作用的外加剂。减水剂的使用，可降低单位用水量，提高混凝土强度，改善混凝土密实性，提高耐久性，在强度相同的情况下，可节约水泥用量。减水剂的作用，已经被大量的研究和工程实践所证实。
（3）选用适当的水泥品种
对长期处于海水浸泡的桥梁灌注桩，采用抗硫酸盐水泥，可有效防止硫酸盐侵蚀。
（4）使用涂膜钢筋或不锈钢筋
对于处于恶劣环境下的工程，有条件可使用涂膜钢筋，比如采用环氧树脂涂层钢筋，或者采用不锈钢筋。
（5）使用引气剂，提高抗冻性
引气剂的使用，使得混凝土在搅拌过程中，引入大量分布均匀的稳定而封闭的微小气泡，改善混凝土和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性。
3.2结构设计方面
（1）调整结构形式、适当加大钢筋保护层的厚度
在结构形式上，近几年，对于13m及以下桥梁采用实心或空心板，对于16m及以上跨径桥梁，采用预应力结构，减少结构裂缝宽度，使构件在运营阶段，裂缝宽度满足规范要求。我国交通部《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268— 96）对海水环境下钢筋保护层的厚度做了规定，但专家认为，国现行钢筋混凝土设计规范对于保护层厚度的规定，与国外比较，对耐久性的要求考虑不充分，取值一般偏低。因此，为了提高混凝土的耐久性，应适当增加保护层的厚度。
（2）适当提高混凝土强度等级
低强度等级的混凝土，其抗渗性能难于保证，各种侵蚀介质容易进入。另外，只有当破坏应力超过混凝土抗拉极限时，才产生破坏。高强度混凝土有利于提高对破坏力的抵抗能力。因此，应当根据工程所处环境，适当提高混凝土强度等级。
（3）采用防水结构
混凝土的化学及物理侵蚀几乎均与水有关，因此，采用防水结构是至关重要的。如桥面积水排放结构的设计应避免将水直接滴流在梁、板及桥墩上；盖梁端面上应设置滴水槽，防止水直接滴流在桥墩上；桥面板加防水层，防止水渗漏到梁板上等等。
3.3施工方面
加强施工管理，提高施工质量，是提高混凝土耐久性的重要措施。施工时用拌和水要用洁净的淡水，不能用含有大量CL-和SO2-4的水，更不能用卤水或海水；施工中加强混凝土振捣，提高密实性；对结构表面加强处理，控制裂缝的产生；及时养护，适当延长养护时间，可根据所用混凝土的强度发展特性及环境条件如温度、温度等制定最低养护期限。
四、结束语
文中分析了沿海地区公路桥梁损坏的原因及防止对策。目前，我国公路建设正处于一个蓬勃发展的时期。在桥梁施工过程中，应充分重视混凝土的耐久性，对桥梁的环境进行充分的调查研究，采取相应的防止对策，建设出高质量、寿命长的桥梁工程。
参考文献：
[1]基于随机性的沿海桥梁结构耐久性寿命预测[J].郑忠毅.公路交通科技（应用技术版）.2014（07）
[2]分析桥梁细部设计对结构耐久性的影响[J].李丙申.河南科技.2014（06）
[3]探究桥梁细部设计对结构耐久性的影响[J].刘金桥.江西建材.2015（21）
[4]钢筋混凝土桥梁耐久性、腐蚀病害及对策[J].于泾泓.交通世界（建养.机械）.2013（04）
[5]桥梁破坏状态震害预测分析[J].刘红涛，高军.山西建筑.2008（11）
[6]浅谈桥梁的破坏与养护[J].王岚，王刚.内蒙古公路与运输.1996（04）
论文作者:彭涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/19
标签：混凝土论文; 桥梁论文; 钢筋论文; 保护层论文; 耐久性论文; 锈蚀论文; 桥面论文; 《基层建设》2019年第4期论文;