道路桥梁结构问题及应对措施分析

【摘要】2. 提高混凝土耐久性的必要性 （1）由于钢筋混凝土结构的耐久性降低，给混凝土桥梁结构造成了重大的安全隐患和经济损失。 （2）据调查资料表明，我国混凝土腐蚀现象普遍存在，大多...

摘要：道桥工程结构安全关系到人民人身和财产安全，本文简要阐述了影响道路桥梁结构耐久性方面存在的问题，并提出了针对这些问题的预防和补救措施。

关键词：混凝土；桥梁；耐久性；防护

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1. 前言

随着交通运输的发展，桥梁作为跨越障碍物的主要结构，起着交通咽喉的作用，但是根据其所处的环境不同，桥梁的耐久性问题及其抵抗环境、化学、大气功能等问题逐渐暴露出来。本人结合实际调查谈一下桥梁的耐久性与预防问题。

2. 提高混凝土耐久性的必要性

（1）由于钢筋混凝土结构的耐久性降低，给混凝土桥梁结构造成了重大的安全隐患和经济损失。

（2）据调查资料表明，我国混凝土腐蚀现象普遍存在，大多数混凝土桥梁达不到设计寿命就出现各种病害。如1981年调查华南地区18座混凝土码头中，钢筋锈蚀破坏或不耐久的占89%，使用寿命最短的仅为7年，最长的为25年。据铁道部2000年桥隧抽检汇总资料统计，全路混凝土梁有较严重裂损等病害的共计6529孔，占混凝土梁总数的5.67%。

（3）预防钢筋混凝土结构的病害和延长它们的使用寿命，已经成为越来越紧迫的任务。

3. 混凝土结构的防腐机理和破坏的主要因素

3.1 混凝土对钢筋的保护机理。 混凝土由于水泥水化，产生了大量的碱性产物，加上水泥中少量的K2O、Na2O，所以pH值可高达12.5～13.5。钢筋处于该环境中，表面能形成200～1000μm厚的水氧化物，组成致密、稳定的钝化膜层，有效保护了混凝土中的钢筋不被锈蚀。当混凝土中的碱性水化物被溶析，或因碳化降低了混凝土的碱度，钢筋就容易受到侵蚀，当混凝土的PH值

3.2 混凝土中钢筋的腐蚀条件。混凝土中钢筋的电化学腐蚀必须满足3个基本条件：

3.2.1 钢筋表面存在2个具有不同电位值的电极。

3.2.2 钢筋表面存在有电解质液相薄膜。

3.2.3 钢筋表面存在氧化物质。

3.3 造成混凝土结构破坏的主要因素。

3.3.1 混凝土的中性化（主要是碳化）。混凝土的中性化，是指混凝土中的碱性物质和酸性物质进行反应，造成混凝土PH值降低。混凝土的碳化，是最主要的中性化作用形式是指大气中的CO2与混凝土中的Ca（OH）2起化学反应，生成中性的CaCO3。Ca（OH）2是水泥水化物的产物之一，对于普通的硅酸盐水泥，水化产生的Ca（OH）2可达10%～15%，高碱度使钢筋表层钝化，但是稳定性较差，很容易与大气中的CO2发生中和反应。水泥中性化的结果使混凝土碱性降低，从而使钢筋失去钝化层的保护。

3.3.2 氯离子的腐蚀。氯离子半径小，穿透能力强，能够加速钢筋腐蚀，混凝土破坏主要表现在：

3.3.2.1 氯离子进入混凝土并到达钢筋表面，能破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋发生局部腐蚀。

3.3.2.2 氯离子的电化学作用，氯离子吸附并破坏局部钝化膜，露出钢筋基体，暴露区与周围钝化膜形成电化学腐蚀。因此，对于高氯离子含量的区域，防止氯离子的腐蚀是非常重要的工作。

3.3.3 硅酸盐的侵蚀。 工业生产中排放大量的SO2气体，从而形成酸雨。我国酸雨覆盖面积已达国土面积的30%，这使混凝土的防酸雨措施也显得非常重要。SO2和进一步氧化的SO3中和混凝土中的Ca（OH）2，使混凝土中性化和酸化，混凝土内的钢筋丧失碱性保护而发生腐蚀。同时，SO2、 SO3溶于水后可直接促进钢筋的电化学腐蚀。环境水中的硫酸根离子进入混凝土内部，与水泥的固相发生化学反应，生成难溶的盐矿物类——钙矾石和二水石膏，然后吸收大量的水而体积膨胀，造成混凝土的破坏。

3.3.4 氧和水的作用。氧参与钢筋腐蚀电化学过程的阴极反应，因而钢筋的腐蚀速度受到水中溶解氧扩散过程的控制。水不仅可加速混凝土的碳化，也为钢筋的腐蚀提供了条件。

3.3.5 其他的作用。影响混凝土耐久性的其他因素还包括冻容交替、干湿交替、微生物、碱——集料反应等。

4. 钢筋混凝土结构常见表面防护方法

对混凝土中钢筋腐蚀的防护主要从两方面着手；一是阻止或延缓侵蚀源的破坏作用；二是通过提高钢筋的防腐性能，或通过电化学方法提高钢筋的抗蚀能力。

4.1 使用优质的混凝土保护层。通常采用抗渗防水混凝土、聚合物混凝土或者掺入钢筋阻锈剂以对钢筋进行防护。在混凝土拌合物中直接掺入钢筋阻锈剂，在钢筋表面形成保护膜来抑制电化学反应。

4.2 钢筋混凝土表面防腐涂层。在混凝土基底的表面上涂覆涂料，待涂料中的溶剂或水分挥发后，各组分之间通过化学反应，在基底表面形成一层具有一定弹性的防水、防潮、防渗的连续薄膜。该涂料可形成重量轻、无接缝的完整防水膜，特别适用于混凝土结构中形状不规则的复杂表面。

4.3 钢筋防腐涂层。对混凝土中的钢筋可采用防腐涂层，但是混凝土中的钢筋防腐涂层要考虑与钢筋的粘接力的因素，国外使用较多的是环氧树脂涂层和聚乙烯缩丁醛涂层。钢筋涂覆层防蚀的价格比较高，且在施工时很难保证钢筋不受机械损伤，在钢筋涂覆膜遗漏处或涂覆不好的地方，将留下巨大的隐患。而且钢筋涂层使对钢筋腐蚀情况的无损检测和腐蚀控制带来了一些困难，使阴极保护技术受到限制。

4.4 电化学防腐蚀技术。由于混凝土中钢筋腐蚀都是电化学腐蚀，因此可通过电化学的方式来延缓或抑制钢筋的腐蚀。目前电化学保护技术中应用较多的阴极保护技术，即钢筋整体成为阴极而被保护。

5. 提高公路桥梁中混凝土耐久性的措施

5.1 减少拌和水及水泥浆的用量

将拌和水的最大用量作为控制混凝土耐久性质量要求的一种标志，要比用最大水胶比（或水灰比）更为适宜。依靠水胶比的控制尚不能解决混凝土中因浆体过多，而引起收缩和水化热增加的负面影响。在高性能混凝土中，减少浆体量，增大骨料所占的比例，又是提高混凝土抗渗性或抗氯离子扩散性的重要手段。如果控制拌和水用量，则可同时控制浆体用量（浆骨比），就有可能从多个方面体现耐久性要求。

5.2 选择合理的胶凝材料体系

在胶凝材料体系中，降低混凝土的水泥用量，增大矿物细粉掺合料的用量，可以提高混凝土结构的体积稳定性和抵抗化学侵蚀的能力，降低内部缺陷，提高密实性。粉煤灰、磨细矿粉的添加，在过去曾被严重误解，以为对混凝土品质会有很大影响，但随着减水剂的应用，当水胶比较低时，大掺量矿物细粉掺合料配制的混凝土各方面品质优良，这一点已被近年的工程实践所证实，并已在1995年版的美国混凝土ACI318《结构混凝土规范》中被认同，也算了粉煤灰、磨细矿渣在混凝土中的行为，2009年5月1号实施的GB50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中提出大掺量矿物掺合料混凝土水胶比不宜大于0.40。

5.3 降低水胶比

混凝土的强度与密实性很大程度上取决于水胶比，当然今后绿色高性能混凝土是要在掺加大量矿物掺合料的前提下控制水胶比在较低的水平。降低水胶比可以提高长期强度，有效降低界面水胶比，提高密实性，减少氢氧化钙在界面的富集现象，使界面强化。

5.4 合理使用水泥

选用低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥、细度过细和高C3A含量的水泥。

5.5 掺用引气剂

掺用引气剂，引入微小封闭气泡，不仅可以有效提高混凝土抗渗性、抗冻性，而且可以明显提高混凝土抗化学侵蚀能力。这主要是由于这些微小气泡可以缓解部分内部应力，抑制裂纹生成和扩展。

参考文献：

[1]王洪智,阳明辉,王文彪,刘国兴.浅析混凝土结构耐久性的影响因素及改善措施 J. 黑龙江科技信息, 2011,(13).

[2]夏可.浅析如何提高混凝土桥梁结构的耐久性J. 城市建设,2010,(31).