案例分析之二混凝土耐久性

第5章混凝土

Chapter5:Concrete

案例分析二

橋梁耐久性橋梁維修成本高昂混凝土中裂縫起因與分類裂縫特性和產(chǎn)生原因在世界范圍內(nèi)，對(duì)鋼筋混凝土耐久性的重視始于上世紀(jì)70年代末。國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始重視對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的研究，這些研究大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析角度進(jìn)行的，對(duì)如何從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的角度，即如何以設(shè)計(jì)和施工人員易于接受和操作的方式來(lái)改善橋梁耐久性卻很少有人研究.

目前的鋼筋混凝土橋梁既沒(méi)有明確提出使用年限的要求，也沒(méi)有進(jìn)行專門的耐久性設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著很大的區(qū)別，目前應(yīng)努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析延伸。

長(zhǎng)期以來(lái)，許多設(shè)計(jì)人員往往只滿足于設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)使用、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì)、施工到使用和維護(hù)全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式1、鹽結(jié)晶脹裂模式在海濱或跨越河流（特別是排污河）以及鹽漬土地區(qū)的橋梁墩臺(tái)經(jīng)常發(fā)生此類破壞。由于毛細(xì)作用，混凝土孔隙中充滿了液體，當(dāng)水位及環(huán)境溫度變化時(shí)，液相中的鹽份析出，在一定溫度和濕度下轉(zhuǎn)化為體積膨脹的結(jié)晶水化物，使混凝土結(jié)構(gòu)脹裂，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，體積膨脹，加重了混凝土的開(kāi)裂，造成惡性循環(huán)。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式2、水凍融破壞模式這種破壞模式主要發(fā)生在我國(guó)的三北地區(qū)。水在負(fù)溫下發(fā)生相變，轉(zhuǎn)化成冰，體積膨脹9%左右。當(dāng)混凝土處于飽水狀態(tài)，因溫度的降低，毛細(xì)孔中的水結(jié)成冰，對(duì)周圍造成擠壓，反復(fù)的結(jié)冰、融化，長(zhǎng)此以往使混凝土結(jié)構(gòu)疏松，失去強(qiáng)度。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式3、鹽凍破壞模式為保證冬季雪后道路交通暢通，在立交橋梁上為融化冰雪大量采用除冰鹽是通常的做法。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用10～20年左右的橋梁，除冰鹽對(duì)鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕；使用不到10年的橋梁，在氯離子影響范圍，鋼筋也處于銹蝕狀態(tài)。由于我國(guó)北方冬季氣候非常干燥，使用除冰鹽后，鹽水很容易進(jìn)入結(jié)構(gòu)混凝土，在干濕條件下，高濃度化冰鹽能產(chǎn)生足夠高的鹽結(jié)晶壓和滲透壓，造成混凝土膨脹破壞．由此引起的鹽凍剝蝕危害比水凍剝蝕更為嚴(yán)重。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式4、鋼筋銹蝕破壞模式當(dāng)存在混凝土保護(hù)層偏薄、有裂縫、抗摻性能差、氯鹽侵入等原因，鋼筋與滲入的水份、無(wú)機(jī)鹽、氧氣等反應(yīng)引起鋼筋銹蝕，銹后體積膨脹，使混凝土開(kāi)裂并與鋼筋剝離。甚至引起混凝土大面積疏松、脫離?；炷疗茐挠诌M(jìn)一步加劇鋼筋的銹蝕，形成惡性循環(huán)。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式5、結(jié)構(gòu)受力破壞模式鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，不可避免地由于溫度應(yīng)力、收縮徐變、荷載作用、地基不均勻沉降等原因造成結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂，開(kāi)裂部位受到滲漏水等的侵蝕，引起裂縫迅速開(kāi)展。并向結(jié)構(gòu)內(nèi)部延伸，直接侵蝕鋼筋。鋼筋的銹蝕又加劇了混凝土裂縫開(kāi)展，導(dǎo)致混凝土大面積松散以致脫落。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式6、堿—骨料反應(yīng)破壞模式堿—骨科反應(yīng)是指骨料中活性組分與混凝土中的堿發(fā)生反應(yīng)并導(dǎo)致混凝土膨脹開(kāi)裂。堿骨料反應(yīng)主要分為兩類：堿—硅酸反應(yīng)和堿—碳酸鹽反應(yīng)。發(fā)生堿骨料反應(yīng)要有三個(gè)條件：(1)有活性骨料；(2)水泥或混凝土中合堿量過(guò)高；(3)要有反應(yīng)所需的水分。鋼筋混凝土橋梁破壞的主要模式7、綜合破壞模式當(dāng)存在多個(gè)因素造成混凝土破壞，而且主次不明顯，或者這些因素間存在明顯的協(xié)同效應(yīng)，造成的混凝土耐久性急劇下降，稱為綜合破壞模式。一般說(shuō)來(lái)，單一因素造成的破壞較少，以多種因素造成的綜合破壞為多。提高城市橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要措施（3）鋼筋保護(hù)（4）裂縫控制（1）原材料的要求