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摘要：预应力混凝土强度以及各种性能都要比普通混凝土高，耐久性也相应得好很多，出现的结构耐久性事故相对于普通混凝土少，但只要问题一出现，预应力混凝土产生的危害比普通钢筋混凝土严重的多。因此，从预应力筋锈蚀原因入手，阐述了钢筋锈蚀对结构耐久性的危害，总结了防止钢筋锈蚀的防护措施。
关键词：桥梁；耐久性；钢筋腐蚀；预应力损失
一、预应力桥梁的结构耐久性概念的提出
笔者通过查阅资料得知，由于桥梁结构耐久性病害而造成的灾难和损失是十分巨大的，外国的文献显示，南半球的澳大利亚，欧州、北美和日本等许多国家均意识到这个问题，针对道路桥梁结构的耐久性问题，均在进行深入研究和投入经费，对于现存的桥梁结构都进行了检测、更新或修复，这些投入的经费往往是造价的数倍，总额甚至达到数千亿美元。在我国这样的情况也举不胜举：北京西直门立交桥因为结构耐久性不好，仅仅使用20年不到就过早报废，主要表现为严重的钢筋锈蚀和剥蚀，已于1999年重建。据铁路部门不完全统计：我国目前共有结构耐久性病害桥梁共六千多座，占全国总数的将近20%，这其中主要为预应力混凝土桥梁，这个数据时触目惊心的，尽管相关部门投入了很多资金进行维修，但情况不够乐观，治理的速度甚至赶不上结构耐久性病害生成的速度，严重制约了交通，制约了国民经济的发展。所以，如何有效地改善预应力桥梁结构的耐久性是当前一个非常迫切和重要的现实问题。
二、耐久性失效原因
2.1内部原因
内部原因可以分为材料原因和施工工艺导致结构的先天缺陷。
1）材料方面：首先是预应力筋的质量。预应力筋长期处于高应力状态下，极容易导致应力腐蚀。一些预应力混凝土桥梁中，预应力筋表面采用镀锌层保护，这种涂层缺点很多，不仅会使得钢绞线和钢丝本身强度降低，而且容易引起“氢脆腐蚀”，加之镀锌层易被刮伤，从而将钢绞线或钢丝直接裸露在外面，形成腐蚀电池，加剧腐蚀。其次是混凝土的质量。混凝土的密实性是耐久性的重要保障。密实性差的混凝土会给腐蚀介质的侵入留下很多通道，尤其是管道中的混凝土，一些压浆混凝土中本身就含有一定量的氯离子，使得预应力筋从开始就处于氯盐环境中，极大地影响了结构的耐久性。后张法预应力混凝土桥梁中，还必须重视管道质量。目前国内使用最多的就是塑料波纹管。由于管道强度不足，压浆时很容易导致断裂，影响了压浆质量。而且塑料波纹管的热膨胀系数大于混凝土的热膨胀系数，导致压浆时膨胀较大，而浆体硬化后管道收缩导致与混凝土之间形成间隙，也为腐蚀介质的侵入留下通道，这是不得不引起我们注意的。
2）施工工艺方面：锚固区的封锚质量也是关系到预应力筋耐久性的重要原因。由于锚固端封锚不足，导致雨水以及一些腐蚀性物质从锚固区进入管道中，不仅腐蚀周围混凝土，更对预应力筋构成极大的威胁。预应力混凝土桥梁的排水和防水也是相当重要的。尤其是在伸缩缝、锚固区附近的处理。一般伸缩缝的寿命是比较短的，不做定期的维护和维修必然导致破坏加剧，对其他构件也形成一定威胁。
2.2外部原因
外部原因不仅包括环境因素还包括人为因素对耐久性的影响。
1）环境方面：桥梁所处的环境相对于工业和民用建筑一般都要恶劣些，沿海地区的桥梁更甚。二氧化碳的存在容易引起混凝土的碳化，外界氯离子的侵入会导致钢筋锈蚀，而硫酸根离子会与水泥水化产物发生化学反应，使混凝土膨胀开裂。雨水和空气中的水蒸气是导致钢筋腐蚀必不可少的条件。
2）设计因素：对比JTG62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》与国外关于桥梁设计方面的要求，可以发现，JTG62—2004在耐久性方面的要求显然不足，只规定了设计基准期为100年，但并未对桥梁的使用寿命有明确的规定，至于各个细部构件使用寿命的规定更是缺乏。
根据我国自身的环境条件也应规定整桥的使用寿命以及各个构件的使用寿命，并提出维护方面的规定，明确各个构件的保养周期。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，我国在桥梁设计方面的责任制不够明确，设计人员只负责设计阶段，而对于整个使用阶段内能够一直达到桥梁应有的功能则不予负责，这样就会导致设计与运营维护阶段的脱节。应该引起注意的是，我国设计人员大多数单纯的偏向于结构安全性的设计，而对耐久性设计缺乏必要的重视，耐久性措施只按照规范构造处理，这也是设计方面的失误。
3）施工因素：施工工艺的不足，如预应力筋张拉锚固不当、压浆不密实、排水设施及防水设施的施工不力导致漏水、各个构件的防腐涂装不足或不合理等，均会导致耐久性的下降。
4）后期维护：后期维护不足，特别是缺乏对寿命较短的伸缩缝、支座等的养护和检测，继而影响到周围其他构件的耐久性下降，不仅影响桥梁本身适用性，甚至有时会威胁到安全性。
三、提高预应力桥梁结构耐久性的举措
3.1材料的选用方面
选用低碱水泥、无碱外加剂、碱活性低的骨料或加入一定量的活性掺合料（如粉煤灰、硅灰、矿渣等）取代部分水泥来减少混凝土中的碱―骨料反应；通过加入减水剂降低水灰比，减少混凝土中的孔隙，以减少或阻止环境中的水分渗入。
3.2环氧树脂涂层钢筋
目前用于防止预应力筋腐蚀镀层的材料主要有锌、锌铝合金和环氧树脂等。其中环氧涂层钢筋是公认的有效措施，其工艺是采用高压静电喷涂法将环氧树脂粉末喷涂在钢绞线上，经加热熔融，固化冷却后在表面形成一层致密的涂膜，隔离钢筋与腐蚀介质的接触。如将环氧涂层钢筋与阻锈剂（如亚硝酸钠和亚硝酸钙）联合使用，其防腐蚀效果则更佳。由于环氧涂层为绝缘层，因此不能与外加电流阴极保护联合使用。
3.3严密孔道灌浆
调查表明：在后张预应力混凝土结构中，预应力筋的腐蚀与孔道灌浆不密实引起的关系密切。孔道灌浆不密实的一个重要原因是施工和混合料配制不好。合理的配合比是保证灰浆强度和灌浆密实度达到设计要求的关键。传统的灌浆手段是压力灌浆，压入的浆体中常含有气泡，当混合料硬化后，气泡处会变为孔隙，成为渗透雨水的积聚地，这些水如含有有害成份，易造成构件腐蚀；另外，水泥浆容易离析，干硬后收缩，粘结不好，给工程留下隐患。采用压力灌浆的英国YnYs-Gwaa大桥就是因为灌浆不密实而引起预应力筋被腐蚀而倒塌的。为提高结构的安全度和耐久性、建议采用真空灌浆工艺。
3.4严防预应力钢筋的应力腐蚀
为防止预应力筋发生应力腐蚀破坏，主要应从减少腐蚀方面采取措施。首先，要选用质量好的材料，尽量避免含有对应力腐蚀敏感的金属材料。其次，在结构设计时要力求合理，尽量减少应力集中和避免积存腐蚀介质，减少介质的腐蚀性，添加缓蚀剂，采用保护层和阴极保护也可防止或抑制金属的应力腐蚀；在预应力钢筋的加工制作和张拉施工中，注意采取可行的措施控制和减少预应力筋的应力损伤腐蚀。
结束语
预应力桥梁结构是当前被广泛使用的桥梁结构，影响其耐久性和使用寿命的因素有很多，这里面既有其材料自身的因素，更多的还是外部因素，这是一个涉及到多目标、多学科的系统工程，涉及结构、材料、化学、数学及力学等多个学科，涉及问题比较复杂，所以有必要对桥梁的耐久性展开针对性分析，提出应对策略，促进道路桥梁的健康发展。
参考文献
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[4]刘文龙.高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用[J].装饰装修天地，2016，06.
论文作者:梅金城
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：预应力论文; 耐久性论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 结构论文; 钢筋论文; 密实论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;