摘要：納潮河大橋位于渤海灣，橋位環(huán)境比較惡劣，為保證橋梁在使用環(huán)境下高效、安全運(yùn)營(yíng)，根據(jù)自然環(huán)境，對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生侵蝕的原因進(jìn)行了分析，提出了采用高性能混凝土，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)施工管理的應(yīng)對(duì)措施，達(dá)到了提高混凝土耐久性的效果。

關(guān)鍵詞：橋梁；混凝土耐久性；防腐措施

1概述

混凝土作為一種良好的建筑材料，大量應(yīng)用于橋梁工程。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)的安全度普遍關(guān)注，在設(shè)計(jì)過(guò)程中予以充分考慮，但耐久性問(wèn)題往往得不到足夠重視，甚至忽略。事實(shí)上，混凝土橋梁的安全性在很大程度決定于混凝土的耐久性。由于耐久性不足，許多橋梁運(yùn)營(yíng)不到幾年或十幾年后就開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象，不得不進(jìn)行修補(bǔ)和加固，甚至拆除重建。

納潮河大橋位于渤海灣，主橋?yàn)椋?0+128+80）m部分斜拉橋，引橋采用32.7m現(xiàn)澆連續(xù)梁，全橋長(zhǎng)1397m，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年。梁、橋塔、墩柱和承臺(tái)均采用現(xiàn)澆混凝土。結(jié)構(gòu)處于海洋環(huán)境下，自然環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕作用十分明顯和嚴(yán)重，必須提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2 環(huán)境介質(zhì)對(duì)混凝土耐久性的影響

由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、氣泡、孔穴等），環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部，產(chǎn)生碳化、凍融、銹蝕作用而影響結(jié)構(gòu)的受力性能，并且結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)還會(huì)受到各種機(jī)械物理?yè)p傷（磨損、撞擊等）及沖刷、溶蝕、生物侵蝕等的作用。不同的環(huán)境類(lèi)別，不同的侵蝕介質(zhì)，對(duì)混凝土腐蝕的機(jī)理不同，混凝土損傷的表現(xiàn)形式也不盡相同，所以要提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，首先須明確結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類(lèi)型，調(diào)查環(huán)境介質(zhì)對(duì)混凝土腐蝕的表現(xiàn)形式，分析混凝土劣化的主要因素后，才能提出切實(shí)可行的防護(hù)措施。

橋位位于渤海灣，具有明顯的暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候特牲，多年平均氣溫12.1℃，極端最高氣溫38.7℃，極端最低氣溫－20.9℃，月平均最高氣溫26.1℃，月平均最低氣溫-4.1℃，年平均相對(duì)濕度65%。地表水PH=7.55，CL-含量為18037.7mg/L，含量為4317.9mg/L， 地下水PH=7.07～7.32，CL-含量為16549.1～17915mg/L， 含量為3861.6～6413mg/L。通過(guò)冰情調(diào)查，工程區(qū)域易受寒潮影響結(jié)冰。

通過(guò)調(diào)查分析，混凝土結(jié)構(gòu)處于II類(lèi)近海環(huán)境，存在碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境和磨蝕環(huán)境共5種環(huán)境類(lèi)別。根據(jù)環(huán)境條件，混凝土腐蝕的主要表現(xiàn)形式為混凝土的碳化、氯離子的侵蝕、堿-骨料反應(yīng)、凍融循環(huán)破壞、鋼筋銹蝕、冰凌沖擊磨損等。分析上述侵蝕類(lèi)型，冰凌沖擊磨損可通過(guò)設(shè)置構(gòu)造物控制，硫酸鹽等鹽類(lèi)侵蝕和堿-骨料反應(yīng)破壞，可以通過(guò)控制混凝土成分來(lái)避免，均不是混凝土結(jié)構(gòu)劣化的主要因素。研究證明混凝土的碳化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氯離子的侵蝕速度。納潮河大橋位于寒冷地區(qū)，這樣氯離子的侵蝕、凍融循環(huán)破壞是引起鋼筋銹蝕、混凝土劣化的主要因素。

3 提高混凝土耐久性的措施

國(guó)內(nèi)外大量調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、所處環(huán)境、施工及維修等各個(gè)環(huán)節(jié)，主要取決于混凝土材料的自身特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量、混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境和結(jié)構(gòu)的使用條件和防護(hù)措施。其中混凝土材料的自身特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量是決定其耐久性的內(nèi)因?；炷两Y(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和防護(hù)措施，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外因。所以提高混凝土耐久性的根本途徑在于提高混凝土自身的耐久性能，即采用高性能混凝土，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工管理，同時(shí)采用必要的輔助防腐措施。

3．1 采用高性能混凝土

3．1．1 原材料控制

配制高性能混凝土一般應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，低水化熱，低C3A、低堿含量。

拌和粗集料應(yīng)質(zhì)地均勻、粒形和級(jí)配良好、吸水率低、潔凈且堅(jiān)實(shí)。細(xì)集料為級(jí)配良好的中粗河砂，嚴(yán)禁使用海砂。對(duì)于骨料中的有害物質(zhì)（如Cl-、堿含量）必須按照《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07-01-2006）的規(guī)定進(jìn)行限制。嚴(yán)格控制混凝土中堿含量，可以有效防止堿-骨料反應(yīng)，但并不是水泥堿度越低越好，長(zhǎng)期保持混凝土的高堿度，是鋼筋得到保護(hù)的基本條件，也是保證混凝土耐久性的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

3．1．2 使用活性礦物摻和料

活性礦物摻和料是配制高性能混凝土必不可少的材料，其中粉煤灰、硅粉和磨細(xì)礦渣是優(yōu)良的輔助膠凝材料。通過(guò)摻加優(yōu)質(zhì)輔料，可以改善混凝土和易性，減少混凝土泌水和離析，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，減少混凝土的滲透性尤其是減少氯離子滲透，還可以改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕，減少堿一集料反應(yīng)破壞等。

3．1．3 使用混凝土添加劑

在混凝土中摻加減水劑，可以減少拌合水量，達(dá)到提高混凝土密實(shí)性的目的。摻入引氣劑，是提高混凝土抗凍耐久性的主要措施，引氣劑可以在混凝土攪拌過(guò)程中產(chǎn)生大量均勻分布的微小氣泡，起到分散、濕潤(rùn)作用，從而改善混凝土和易性，提高抗鹽凍性和抗?jié)B性能。在潮差區(qū)和浪濺區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)中加入適量的鋼筋阻銹劑，從而延長(zhǎng)鋼筋混凝土的使用壽命。

3．1．4 優(yōu)化混凝土配合比

配合比設(shè)計(jì)是耐久性混凝土的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比和最小、最大膠凝材料用量。在條件許可的情況下，盡量采用較低的水灰比，以減少收縮，提高混凝土的密實(shí)性，降低混凝土的滲透性，延緩碳化和CL-、 的侵蝕過(guò)程。

3．2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，以保證橋梁在全壓狀態(tài)下工作，如果個(gè)別部位無(wú)法滿(mǎn)足全預(yù)應(yīng)力的要求，可采用部分預(yù)應(yīng)力A類(lèi)構(gòu)件，以保證結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下不出現(xiàn)裂縫，盡量不采用部分預(yù)應(yīng)力B類(lèi)構(gòu)件。

適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，增加梁高，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，改善主梁應(yīng)力狀況。

適當(dāng)增加腹板、頂板、底板厚度。為降低結(jié)構(gòu)自重，設(shè)計(jì)時(shí)常取較小的尺寸，較密的鋼筋布置在較小的斷面內(nèi)，振搗困難，鋼筋間的骨料和膠結(jié)材料不多，粗、細(xì)骨料分布不均勻，導(dǎo)致施工質(zhì)量不佳，同時(shí)也不易保證混凝土保護(hù)層厚度的最低要求。

增加縱向預(yù)應(yīng)力下彎束。以往設(shè)計(jì)時(shí)為方便施工，多采用平直鋼束，減少腹板下彎束，通過(guò)配置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋克服主拉應(yīng)力。而調(diào)查表明，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋施工質(zhì)量一般不理想，由它引起的混凝土豎向壓應(yīng)力很可能達(dá)不到計(jì)算值。為此配置下彎束，以發(fā)揮曲線(xiàn)鋼束對(duì)減小主拉應(yīng)力的作用。

加大混凝土的保護(hù)層厚度。鋼筋外留足夠的混凝土保護(hù)層厚度是控制CL-滲透的有效措施，但過(guò)厚的混凝土保護(hù)層又會(huì)限制構(gòu)件力學(xué)性能的發(fā)揮，并且不利于對(duì)裂縫寬度的控制。根據(jù)結(jié)構(gòu)部位和受力特點(diǎn)，納潮河大橋橋墩主筋保護(hù)層采用80mm，承臺(tái)主筋保護(hù)層采用100mm，樁基主筋保護(hù)層采用90mm。橋墩、承臺(tái)設(shè)置較厚的保護(hù)層，也可有效減緩冰凌磨蝕損傷。

加強(qiáng)橋梁防排、水設(shè)計(jì)。橋面鋪裝采用瀝青混凝土加防水混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土鋪裝同路面結(jié)構(gòu)，防水混凝土鋪裝層采用C40混凝土，上設(shè)防水層，內(nèi)摻防水材料，設(shè)置冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片；墩臺(tái)頂面設(shè)置不小于5%的雙向坡，以免積水；加強(qiáng)梁體、伸縮縫、泄水管周邊細(xì)節(jié)處理，防止水分滲入梁或墩臺(tái)。

優(yōu)化結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。如加強(qiáng)構(gòu)造配筋，以防止和控制混凝土裂縫；優(yōu)化預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件錨頭封堵；預(yù)應(yīng)力管道采用塑料波紋管；采用海洋耐蝕球形支座；嚴(yán)格限制混凝土裂縫寬度；設(shè)置破冰棱以減緩流冰沖擊等，盡量做到結(jié)構(gòu)的每一部位防腐蝕能力相一致，以提高全橋整體耐久性能。

充分利用鉆孔樁施工用鋼護(hù)筒，作為第一道防腐屏障。

3．3 施工措施

采用真空壓漿工藝，提高孔道灌漿質(zhì)量，保證管道內(nèi)水泥漿飽滿(mǎn)、密實(shí)。

采用滲透性控制模板。主要在浪濺區(qū)、潮差區(qū)使用，橋墩施工時(shí)，在模板內(nèi)側(cè)貼一層土工布，聚集在模板-混凝土界面上的氣泡和水分，能自動(dòng)從振搗液化的混凝土表面透過(guò)襯里逸出，降低混凝土表面的含水量，同時(shí)可確保混凝土在養(yǎng)護(hù)期間保持高濕度，抑制結(jié)構(gòu)表面裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土表面的密實(shí)度和強(qiáng)度。

為防止承臺(tái)混凝土表面失水過(guò)快，混凝土表面收縮較大而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，施工中，承臺(tái)混凝土成型抹面結(jié)硬后立即覆蓋土工布，混凝土初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

設(shè)置高性能混凝土保護(hù)層墊塊，以保證混凝土保護(hù)層厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3．4 輔助措施

設(shè)置混凝土表面涂層。完好的混凝土保護(hù)涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特點(diǎn)，從而延長(zhǎng)混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。本橋涂層底漆為環(huán)氧玻璃鱗片涂刷一道，厚度大于20?滋m，中間漆用環(huán)氧云母氧化鐵中間漆涂刷二道，厚度大于60?滋m，面漆采用丙烯酸聚氨酯面漆涂刷二道。

采用環(huán)氧噴涂鋼筋可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命，但環(huán)氧涂層鋼筋與混凝土的握裹力降低，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能有所降低，同時(shí)環(huán)氧噴涂鋼筋在運(yùn)輸和施工過(guò)程極易損傷涂層，施工過(guò)程中對(duì)環(huán)氧涂層鋼筋的保護(hù)要求極其嚴(yán)格，加大了施工難度，考慮成本因素，本橋未采用環(huán)氧噴涂鋼筋。

結(jié)語(yǔ)

納潮河大橋由于橋址區(qū)特殊的自然環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)混凝土耐久性問(wèn)題相當(dāng)重視，根據(jù)工程調(diào)研和環(huán)境條件分析得出影響納潮河大橋結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的主要因素，并采取了針對(duì)性的防護(hù)措施。結(jié)構(gòu)耐久性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)貫穿到設(shè)計(jì)、施工、維修保養(yǎng)的整個(gè)過(guò)程中來(lái)考慮，只有共同把好質(zhì)量關(guān)，才能確保工程質(zhì)量，真正達(dá)到“正常使用100年”的建設(shè)目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：王存卓（1977-），男，甘肅定西人，1999年畢業(yè)于重慶交通學(xué)院橋梁及隧道工程專(zhuān)業(yè)，本科，工程師，主要從事橋梁設(shè)計(jì)方面的工作。