混凝土桥梁耐久性研究-毕业论文 - 图文 (8)

4 混凝土桥梁耐久性改善措施

混凝土桥梁耐久性的降低是由多方面因素共同作用的结果，有许多不确定因素相互影响、相互制约，是一种由多种随机因素综合作用并随时间随机变化的过程。这就大大增加了解决桥梁耐久性问题的复杂性，因此，提高混凝土桥梁结构的耐久性必须从诸多方面综合考虑。

4.1重视混凝土桥梁耐久性的设计

考虑到混凝土桥梁耐久性的多方面因素，在设计时必须从材料、环境等各个因素着手，不断完善混凝土桥梁的耐久性设计，有效减少其维修费用并延长结构的使用年限。混凝土桥梁的耐久性应根据其周围的环境类别以及桥梁设计使用年限进行规划设计。只有保证措施得当才能有效的延长桥梁的使用年限。目前我国大部分大型桥梁都实行终身负责制，这将有利于保证桥梁结构的耐久性。设计中增加桥梁耐久性比较常见的措施主要有加大桥体内部混凝土保护层的厚度，降低水中氯化物对钢筋的腐蚀作用，延缓或阻止钢筋钝化膜的破坏；适度赠大桥体的结构尺寸，减少配筋密度过密的情况，降低混凝土浇筑难度，使骨料均匀分布，增大混凝土密实度，从而提高桥梁的防撞击能力，保证防撞系统与主体结构的耐久性。

4.2在施工工程中重视桥梁的耐久性问题

施工工程对混凝土桥梁结构的耐久性具有举足轻重的影响作用，在施工过程中必须满足施工规范、施工质量检验标准以及设计要求，对施工质量必须进行严格控制。在施工中必须控制好以下几点：

（1）控制混凝土水泥用量和水灰比。在海水水位变化区和大气区等侵蚀环境下，混凝土的水泥用量不得低于360kg/m3，水灰比不得低于0.5，在海水浪溅区水泥用量及水灰比则分别不得低于400kg/m3和0.4，在海水水下区分别不得低于300kg/m3和0.5。

（2）限制混凝土中各种组成材料中氯离子的有效含量，在侵蚀环境下普通混凝土水泥用量应低于0.10%，预应力混凝土水泥用量则应低于0.06%。

（3）确保混凝土所采用的集料不会使混凝土发生超过容许值的碱骨料反应，保证混凝土试件在6个月内的膨胀率不超过0.1%。

（4）在环境恶劣部位应优先采用强度高、工作性强、耐久性好的高性能混凝土。

（5）施工中应注意对钢筋保护层的施工，确保钢筋保护层的厚度。

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（6）对大体积混凝土应采用分层浇筑法，加强养护和温控措施，设置冷却水管防止水化热裂缝的产生。

（7）对设计中要设置环氧涂层钢筋的混凝土结构，在施工中应特别注意不要对环氧涂层产生破坏，否则会导致钢筋加剧腐蚀。

（8）在施工过程中应避免发生泌水、离析等现象，在钢筋密集区应加强振捣密实。

（9）对加入减水剂、引气剂、阻锈剂等外加剂的混凝土应进行充分搅拌，增加外加剂的防腐效果。

（10）预应力混凝土的施工应尽量采用真空压浆，保证管道压浆密度，防止预应力材料锈蚀。

（11）在混凝土的养生过程中，应加强保水养护。对外露面做到保湿保温，应在混凝土达到足够强度时再进行脱膜。

4.3采用高性能混凝土

高性能混凝土不论是从强度还是耐久性都优于一般的普通混凝土，高性能混凝土中通常会加入比水泥颗粒小约100倍的胶凝材料，并使用高效减水剂降低混凝土水灰比，这将有效减小骨料与胶凝材料间的孔隙率，改善混凝土的渗透性，有力的提高混凝土的耐久性。此外，由于高性能混凝土能够大大的降低构件的截面尺寸，与采用普通混凝土相比在经济上也具有一定优势，因而在混凝土桥梁工程中应优先使用高性能混凝土。

4.4加强混凝土养护及维修工作

及时到位的养护及维修是保证混凝土桥梁良好耐久性的重要前提，由于工程师对混凝土结构耐久性的认识是逐步深入的，因此部分已建成的桥梁在耐久性方面仍存在个别问题，这也就要求我们对目前建成的部分桥梁采取必要的维修工作以延长其使用寿命。

混凝土的养护包括湿度和温度两个方面，养护不仅仅是控制好混凝土周围环境的湿度，还要控制好混凝土的温度变化，在保湿养护的同时，还应保证混凝土表面的温度与混凝土内部温度以及所接触的大气温度之间不要出现过大的差异，既要保温又要散热，防止温降和温差过大。对于厚度较大的混凝土构件，水化作用所产生的热量会使试件温度持续升高，在炎热气候下有塑料薄膜盖时可以在薄膜外喷洒凉水降低试件温度。当混凝土表面已结硬时，应保证混凝土表面与内部以及大气的温差不能过大，对于水胶比较低的混凝土，浇筑结束时应保证混凝土

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中的水分不受较大损失。

4.5在钢筋表面涂刷防腐蚀涂层

钢筋表面防腐涂层的致密性一定要好，否则水分、空气中的氧以及其他腐蚀性介质则会穿透涂层产生电子传递现象，加速钢筋锈蚀。同时还应保证涂层与钢筋间的粘结力，涂层要具有良好的抗变形、抗磨擦等物理力学性能。

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5 案例分析

5.1杭州湾跨海大桥混结构耐久性研究与应用

地处强潮海湾的杭州湾跨海工程为世界之最，社会瞩目。工程具有规模巨大、建设要求高、技术难度复杂等诸多特点。在设计上，指挥部在国内土木工程中首次提出了大桥工程设计使用年限为100 年的标准。面对腐蚀严峻的海洋环境条件及高达250万方的混凝土工程用量，如何实现大桥混凝土工程的耐久性，确保设计使用寿命，是需要迫切解决的技术难题之一。

为此，早在工程前期，指挥部牵头组织有关高校及大桥主体设计单位进行联合攻关，前后历时五年，在交通部重点科技项目、浙江省交通科技计划项目、国家高科技研究发展计划（863 计划）及浙江省自然科学基金等科研经费的大力支持下，从混凝土结构腐蚀机理、混凝土原材料指标、混凝土配合比设计原则、耐久性设计措施及施工技术规程制订、耐久性监测评估及验证等方面进行全面研究，形成成套耐久性技术成果，并直接应用于大桥的混凝土结构设计与施工实践。本次报告将介绍其关键技术成果，以供同行借鉴参考。

5.2混凝土结构耐久性的两个基本问题及对策

本项目研究紧紧围绕两个基本问题，一是设计和施工中应采取何种技术手段来满足杭州湾跨海大桥工程100 年设计使用寿命的要求？二是现阶段如何采用定量分析的手段证明所采取的耐久性设计和施工措施是有效的，且所设计的结构理论上能达到预期寿命？

鉴于国内对海洋混凝土结构耐久性研究滞后并缺乏工程实践，借鉴国外跨海大桥混凝土结构防腐蚀的工程实例和欧洲混凝土委员会耐久性设计标准，结合我国海港工程混凝土结构防腐蚀设计和施工经验和有关研究结果，改变过去多注重从材料层次和构件层次的角度研究混凝土耐久性问题，而从整体结构的角度出发，通过项目组的研究，系统地提出了以“基本措施、附加措施、监测措施、验证措施”为体系的大桥混凝土结构耐久性综合措施。 5.2.1问题一之对策

基本措施和附加措施主要是为了回答第一个基本问题而提出的。具体内容如下：

5.2.1.1基本措施

通过限制氯离子扩散系数和设置合理的钢筋保护层，作为保证大桥混凝土结构100年设计使用年限的基本措施。采用的海工耐久混凝土，主要以氯离子扩散系

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数（见表2-1）为控制参数，在原材料遴选方面，主要考虑使混凝土具备高抗氯离子扩散能力、高抗裂性能、高工作性能；在海工混凝土配合比设计原则和质量要求方面，主要考虑工程不同结构部件、不同设计要求、不同腐蚀环境、施工控制要求等情况，典型混凝土构件配比如表2-2 所列。根据杭州湾的腐蚀环境、桥梁各部位的受力特点和设计使用年限，设置合理的钢筋保护层厚度（表2-3），尽量延长氯离子扩散到钢筋表面的时间。

5.2.1.2 附加措施

根据不同的情况和环境研究采用不同的防腐措施，针对性的引进国际先进的防腐技术和工艺，以降低氯离子扩散速度。对于混凝土结构表面，采用防腐涂装技术（表2-4），对于混凝土箱梁预应力筋的保护采用耐腐蚀、密封性能好的塑料波纹管，配合采用高性能真空辅助压浆助剂和真空辅助压浆技术（图2-1）；对于桥墩施工，首次大规模采用渗透性可控制模板布技术（图2-2），提高桥墩表明抗氯离子渗透能力；对于桥墩浪溅区部位，采用环氧钢筋和阻锈剂等附加措施。在斜拉桥主墩承台、塔座和浪溅区的下塔柱，首次在国内引进外加电流阴极保护技术（图2-3）。

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