提升桥梁耐久性的施工改进技术探讨

摘要：着重针对我国公路桥梁在施工与质量控制环节存在的对耐久性影响的问题，进行总结、补充完善和技术提升研究，提高我国公路桥梁耐久性的施工及质量控制实用技术，为完善公路桥梁施工和质量控制等相关技术规范，提升我国公路桥梁的建设质量提供一些技术支撑。

关键词：桥梁耐久性；施工改进；质量控制

1 引言

随着交通事业的飞速发展，桥梁作为交通枢纽，发挥着越来越重要的作用，已成为地区经济发展的纽带。特别是近几十年来，我国兴建了很多各种类型的公路桥梁、铁路桥梁、铁路公路两用桥梁、城市桥梁及立交桥等。然而，这些桥梁，尤其是钢筋混凝土桥梁，在使用过程中出现了许多缺陷和问题，包括结构开裂、钢筋锈蚀、混凝土老化和裂化等现象，使得许多桥梁在没有达到预定的使用年限，就出现耐久性能严重退化现象，有的甚至坍塌等毁灭性事故，造成非常严重的经济损失[1,2]。事实上，造成这些缺陷和问题的原因很多，有的是由于结构的设计抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，有的跟施工及其他因素有关，但更主要的原因是由于桥梁结构的耐久性不足造成的。桥梁的耐久性能不足，已成为社会各界高度关注的问题。耐久性的提高将是21世纪桥梁技术进步的重要标志之一。

2 研究现状

虽然许多国家的混凝土结构设计规范中，都明确规定了钢筋混凝土结构必须具有安全性、适用性与耐久性，但这一宗旨并没有充分地体现在具体的设计条文中。从国内外混凝土结构耐久性设计方法来看，基本上都是从混凝土材料组成、混凝土工程的施工工艺和混凝土结构的耐久性构造要求两个方面来保证结构在预期使用年限内的耐久性能。但是，一般仅是简单规定保护层厚度、最小水泥用量或最大水灰比和与裂缝宽度计算式相结合的最大裂缝宽度。因而，使得在以往的甚至现在的结构设计中，普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计。

实际上，我国现行的《混凝土结构设计规范》和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中，除了一些保证钢筋混凝土桥梁结构的耐久性构造措施外，只是在正常使用极限状态验算中控制了一些与耐久性涉及有关的参数，如构件的裂缝宽度等，但这些参数的控制对结构耐久性设计不起决定性的作用，并且这些参数也随时间的变化而变化。

许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、构造、材料等方面去加强和保证结构的耐久性。设计中存在的计算模型不合理，结构受力假设与实际受力不符，结构整体性和延性不足，冗余性小；混凝土强度等级过低、保护层厚度过薄；钢筋直径过细、构件截面过小；桥面积水渗漏等问题都削弱了结构耐久性，会严重影响桥梁的安全性。

3 提升混凝土施工质量改进技术与质量控制方法

3.1 提升混凝土质量的施工改进技术与质量控制方法

根据各地的原材料质量情况，利用正交试验的方法对混凝土耐久性的各种影响因素如原材料、掺和料、外加剂以及他们的交互作用进行混凝土配合比试验研究，选择能满足混凝土耐久性要求的最佳配合比。主要从集料的级配、掺和料掺量及水灰比三个方面进行研究。

（1）配制耐久性混凝土的一般原则：选用质量稳定、低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥和C3A含量偏高的水泥；选用坚固耐久、级配合理、粒形良好的洁净集料；)使用优质粉煤灰、矿渣等矿物掺和料或复合矿物掺和料；一般情况下，矿物掺和料应作为耐久性；混凝土的必需组分；使用优质引气剂，将适量引气剂作为配制耐久性混凝土的常规手段；尽量降低水灰比，采用高效减水剂。

（2）新《公路桥规》对混凝土品质的主要要求

1) 混凝土的水灰比。据研究表明，水灰比越大，导致空隙率增大，密实度降低，使混凝土渗透性加大，增大氯离子的扩散系数，使钢筋锈蚀速度加快；水灰比越大，混凝土碳化速度也加大；研究表明，混凝土的抗冻性及抗盐冻性随水灰比的降低而提高。因此，规范规定了，根据使用环境的不同所允许的最大水灰比。环境越恶劣，允许最大水灰比越小。

2) 混凝土的水泥用量。水泥用量越大，则单位体积砼中可碳化物质的含量越多，从而碳化速度越慢。规范规定了按环境不同所允许的最小水泥用量，环境越恶劣，允许最小水泥用量越大。

3) 混凝土的强度等级。原规范规定的混凝土最低强度等级太低(C15)，使得混凝土的密实度、抗渗性、耐碳化及抵抗外界不利介质侵蚀能力差，现行规范把混凝土最低强度等级提高为C25。

4) 外加剂。在混凝土中掺入减水剂，可以减少用水量，提高混凝土的抗渗性；配制混凝土时掺引气剂，使混凝土的空隙率和孔结构得到改善，提高混凝土的抗冻性和抗渗性，因此，有抗冻和抗除冰盐剥蚀要求的结构混凝土，采用掺高效减水剂和适量的引气剂，新规范还规定了结构混凝土的抗冻和抗渗等级。

5) 控制混凝土中的最大氯离子含量来控制钢筋锈蚀，通过控制混凝土的最大碱含量方式控制混凝土的碱集料反应。

6) 水泥品种、掺合料。经试验表明，不同品种水泥制成的混凝土，其抗冻性差异很大，所用水泥应优先采用硅酸盐水泥或普硅水泥。在混凝土中掺人适量的粉煤灰、硅粉等掺合料，可改善混凝土的抗冻性，掺合料可降低氯离子的有效扩散系数，从而延缓钢筋锈蚀的开始时间和降低锈蚀速度。

3.2 提升混凝土浇筑质量的施工改进技术与质量控制方法

(1) 施工配合比的确定。试验室配合比是以干燥材料为基准，而实际施工现场存放的砂、石料都含有一定的水分并且含水率经常变化，所以应随时测定现场砂石的含水率，及时调整使用配合比，为了保证混凝土质量，应加大砂石含水量测定的频率。

(2) 混凝土振捣。振捣器有插入式和附着式两种，插入式振捣器能在插入附近局部地很好振捣，但作用范围小，相反，附着式振捣器沿模板的振动范围大，但不能很好振捣特定部位，向模板内部传递的振动作用不太深，这两种振捣方法各有优缺点，本课题将结合这两种振捣器的特点，根据混凝土的施工部位、钢筋的布置情况以及施工工艺要求，进行振捣方式的试验研究，并对试验样品，进行耐久性评价，最后根据测试结果，选取提高混凝土耐久性的振捣施工方法。

(3) 混凝土养护。结构表面混凝土的耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的湿度和温度控制，因此在养护期内应严格控制混凝土表面的湿度和温度。

目前混凝土养护主要有撒水养护、蓄水养护、覆盖养护及养护剂养护，各自具有不同的有点，主要根据施工部位、施工季节及现场的具体情况确定，选择有利于提高混凝土耐久性的养护方法。

3.3 提升混凝土施工接缝质量的施工改进技术与质量控制方法

（1）水平接缝的施工

在施工过程中，若上下两层混凝土之间施工龄期相差过大，会造成上下两层混凝土之间收缩差大，从而混凝土出现开裂问题。为了防止新旧混凝土的水平接缝成为结构的薄弱面，在下一层混凝土的施工过程中保证混凝土结合面泛出的水泥浮浆少，混凝土不能离析。下一层混凝土表面凿毛处理必须选择合适的时间，过早会破坏混凝土表面质量，太晚会加大施工难度。上层混凝土浇注前接缝表面必须清洗干净，并使旧的混凝土表面充分吸水，但不能有多余水，在混凝土浇注过程中应充分振捣，浇注完成后注意养护。

（2）竖向接缝的施工

1) 混凝土表面凿毛处理。竖向接缝施工时使用模板，但模板尽可能在混凝土硬化后拆除，进行接缝表面凿毛，过早会破坏混凝土表面质量，太晚会加大施工难度。

2) 混凝土浇筑工艺研究。浇筑前接缝表面必须清洗干净，并使旧的混凝土表面充分吸水，但不能有多余水，在混凝土浇筑过程中应充分振捣，同时注意浇筑顺序，先浇筑结构变形大的一端，再进行接缝部位混凝土浇筑，在整个混凝土浇筑过程中，接缝处的模板不能产生变形。

4 结语

钢筋混凝土桥梁耐久性问题产生原因通常是由设计和施工等综合原因引起的，目前由于施工技术和操作人员的专业水平的限制，在进行桥梁施工过程中的造成的耐久性损失更严重。所以，我们必须严格按照施工规范进行操作，并且利用施工现场，从实验的角度研究更合理更科学的施工技术，以提高施工质量。

参考文献：

[1] 吕享安, 阎伟. 桥梁耐久性不足的成因及改进措施[J]. 中国房地产业, 2011,(3).

[2] 朱劲松, 高嫦娥. 退化钢筋混凝土桥梁概率耐久性评估方法[J]. 东南大学学报（英文版）, 2011,27(1).