浅谈公路桥梁混凝土结构耐久性与养护技术

发表时间:2021/7/20   来源:《工程管理前沿》2021年第7卷3月8期   作者:刘召辉
[导读] 根据调查,在不到五年的运行时间里,我国桥梁发现了许多大型混凝土“病”——混凝土桥梁结构的耐久性已成为我国桥梁结构的严重问题
        刘召辉  
        黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司  
        黑龙江省哈尔滨市150010
        简介:根据调查,在不到五年的运行时间里,我国桥梁发现了许多大型混凝土“病”——混凝土桥梁结构的耐久性已成为我国桥梁结构的严重问题。随着交通运输的发展,道路和桥梁扮演着越来越重要的角色。近年来,随着道路网络交通负荷的增加,所有桥梁材料在强度,材料可靠性和使用寿命方面都出现了差异化。随着社会经济的发展,对道路和桥梁的需求增加了。本文总结了我国公路桥梁混凝土的可持续性问题,从设计,材料,施工质量控制,维护和运行等方面分析了影响该危害和混凝土结构的因素,建议采取措施提高稳定性。
        关键词:固定;桥梁;改善措施
        引言:混凝土结构的耐久性表明其在使用过程中具有抵抗内部因素或外部环境引起的腐蚀和损坏的能力[1]——混凝土结构的耐久性表明结构性能随??时间而下降。根据国外经验,有25.4%-36.9%的混凝土桥梁在运营后会出现性能问题。我国桥梁的大规模建设始于1980年代后期,超过89%的桥梁采用了钢筋混凝土结构,现在已经向前迈进了一步。但是,由于设计方法,施工方法和维护工作的缺陷和不足,自订购桥梁以来的过去五到十年中,过去30年中发生了许多桥梁问题,并不可置否地影响了工程进度。在中国经常发生突然的桥梁倒塌事故,桥梁的稳定性问题变得越来越突出。
1.公路桥梁混凝土安装过程中的存在问题
        从近年来对我国公路桥梁的总体调查来看,我国公路桥梁的公差问题主要包括以下几个方面:(a)我国的公路混凝土桥梁的梁支座滑滑,梁端支座强度不均,梁体强度不均,便秘处有垂直裂缝,交叉连接处有裂缝,梁中有裂缝(板)车身和饰面板或梁上的荷载。作为主要特征并且目前处于沉重负担的疾病对安全和健康构成了巨大的风险;(b)在中国西北和北部,由于河水的湍流,桥梁子上端的骨折通常会导致桥梁颈部形状变弱或承受垂直重量,影响桥梁的底部面对。另外,在较冷的气候中,由于对混凝土的抗冻性的考虑不足,已经报道了许多问题——例如冻结周期的损失以及诸如刮擦和剥落混凝土的疾病;(c)由于设计考虑不足和对设计质量控制的认识不高,在沿海和咸淡水区的改善和开放阶段建造的坚固混凝土和预应力混凝土闭合桥梁数量很多。更糟的是,由于钢筋的损坏,桥梁的使用寿命缩短了。
2.影响高速公路桥梁混凝土耐久性的因素分析
2.1开裂的影响
        混凝土结构中的裂缝可分为载荷裂缝和非载荷裂缝。载荷裂纹主要出现在后期。混凝土结构开始承受不同形式的重量。当荷载超过混凝土结构的承重能力时,就会出现荷载裂缝。这种情况可以通过增加结构化结构的数量来实现,将钢筋和模具的形状转换为混凝土结构解决它。非载荷裂缝主要是由混凝土自发分解引起的,包括化学收缩,自体积扰动等。据统计,由荷载引起的裂缝中有20%,由变形引起的裂缝中有86%是无荷载裂缝,会降低钢筋混凝土结构的耐久性。载荷裂缝可根据形成时期分为两种。首先是混凝土硬化和硬化初期由自动收缩和温度收缩引起的内应力。目前,混凝土结构的强度不足以承受这部分导致混凝土开裂的内部张力。第二个原因是在后阶段,干燥收缩率的下降会增加混凝土中的内应力累积并导致裂缝。尽管混凝土在早期不会开裂并且不能消除所产生的应力,但由于重量以及其自身的干燥收缩和变形,会产生新的内应力。总应力超过混凝土的抗拉强度,并可能成为新的应力。
2.2氯离子的影响
        氯元素渗透到混凝土中,尤其是穿过混凝土屋顶。

渗透的主要方法有四种:第一种是混合:主要是由于在施工过程中将水与氯离子混合或混合才能进入混凝土;第二种渗透主要在压力的作用下发生,在外部环境中用水,氯离子通过毛细管渗透到混凝土中,直至钢筋的表面;第三种扩散主要是由于混凝土中氯离子浓度的差异所致,是所谓的浓度梯度,它使氯离子从高浓度转变为低浓度;第四种是电化学迁移,这是主要原因。
        氯离子在混凝土结构中的最严重用途是破坏钢筋的惰性膜并形成“腐蚀室”。水泥水化的高区域在钢筋表面上提供了致密的钝化膜。钝化膜由氧化铁制成,钝化膜包含对钢条有强烈影响的C-O键。当氯离子渗透到混凝土中并到达钢筋表面时,该保护膜将被破坏。钝化膜的破坏首先发生在局部(点)并在这些位置暴露铁基质(点),这与仍完整的钝化膜的面积产生了电位差,从而变成了钢筋矩阵。阳极和较大的表面钝化膜该区域成为阴极,因此形成腐蚀线圈。阴极等于巨型电极,钝化膜的破坏点等于小阳极的破坏点。失去对钝化膜的保护后,钢筋会继续生锈并膨胀,从而使混凝土缓慢开裂,剥落。
3.改善高速公路桥梁混凝土结构耐久性的措施
        我国使用的混凝土桥梁没有关于稳定性问题种类以及桥梁的程度和比例的综合数据,特别是与桥梁建筑材料,施工安全措施,检查和评估技术密切相关的桥梁。当前技术和标准以及桥梁耐久性的实际要求之间存在巨大差距。为了确保坚固的混凝土桥梁的耐久性,不仅要从优化桥梁原材料,混凝土的比例,混凝土的降落和硬化,混凝土的方法和混凝土桥梁的维护等方面最优化开始,而且还要坚固。项目建设的可持续性控制,制定可持续性建设技术准则。总之,这里有四个关键因素:设计,材料,控制以及运输。因此,为了提高高速公路桥梁混凝土结构的耐久性,应考虑以下几个方面:
3.1加强铰链设计,提高材料质量
        设计是确保混凝土结构稳定性的重要一步。只有采取适当的措施,才能有效保证测试的有效使用寿命。重要的是要提高设计人员对结构稳定性的认识,并针对不同的应用和不同的使用环境采取不同的结构稳定性措施,例如增加钢保护层的厚度,避免小横截面并适应结构改进。
        混凝土材料的稳定性是混凝土结构耐久性的基础和关键,要提高混凝土材料的耐久性,保证原材料的质量,严格控制砂石材料和接缝,减少混凝土的拌和条件;使用高活性矿物化合物来减少混凝土的水化热和混凝土的收缩。改善钢筋的耐蚀性,涂层耐腐蚀涂层和防锈性能[2]。
3.2加强质量控制,在使用阶段集中于维护和管理
        施工质量是影响混凝土耐久性的关键因素,无论施工质量,优质原材料和优化的配合比,都应体现对施工质量的保证。为了控制施工质量,首先要加强对混凝土技术人员的培训,提高专业技术水平,随时实现混凝土位置的有效安排。其次,重要的是增加建筑混合比的频率,并每天监控沙子和砾石的水分含量变化。对水泥和混合料组进行适应性测试,并不时调整生产混合比,以确保混凝土自身质量的稳定性。还应该加强混凝土运输管理,防止运输过程中出现积水现象。最后还要优化混凝土结构的密实度和稠度,优化振动和晃动过程,改善整体结构,可以有效提高混凝土结构质量;制定科学,适当的维修计划,以有效减少固缩并减少初始的微裂纹。
        在我国的高速公路桥梁建设中,人们对可持续性的概念认识不足。一方面,没有确保可持续性的技术措施和质量控制方法。另一方面,缺乏高度专业的技术人员。结果,许多桥梁不发达。隐藏的危险。例如,混凝土钢筋保护偏差的厚度大,混凝土施工缝的质量差,混凝土的浇筑技术不合理。桥梁建成后,必须及时进行定期维护,并应立即采取措施以解决现有问题,并进行修理和加固以减缓疾病的进一步发展以确保安全,并必须作出安排,延长使用寿命内的结构。
4.结论
        我国公路桥梁混凝土的可持续性存在问题,主要是由于对设计的可持续性缺乏足够的考虑,建筑中缺乏有效的长期可持续性措施,难以控制原材料波动等。本文从高速公路桥梁混凝土的植入问题入手,逐一分析其影响因素,并提出适当的改进措施,为现有的高速公路桥梁混凝土的设计和施工提供背景。
参考文献:
        [1]武荣海.结构混凝土耐久性区划环境与耐久性方法设计[M].浙江大学,2020.
        [2]吴军海,陈荣艾.结构桥梁耐久性设计研究方法[J].公路中国学报,2018(03):60-64.
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