浅谈桥梁混凝土的使用寿命
近年来我国公路桥梁建设发展迅速,桥梁投资在公路建设中所占的比例也很大。桥梁建设中对桥梁混凝土的使用寿命都非常重视,因而从多方面对混凝土结构的耐久性设计的分析和研究是非常必要的。
1 做好防排水工程
桥梁使用过程中大气污染、有害物质侵蚀(液体或气体)、氯盐及水等因素都可能影响桥梁混凝土结构使用寿命,而“水”其中一个相当重要的因素,因此,桥梁的排水措施是关乎桥梁耐久性的很重要一方面,要防止雨水对桥梁结构的腐蚀和破坏,从而延长桥梁的使用寿命、提高经济效益和社会效益,保证桥梁的行车安全。
1.1 排水
桥梁排水工程与人民生产生活息息相关,其使用功能的好坏,涉及到千家万户的切身利益,关系着城市建设。通过对桥梁病害的调查可以清楚地看到在桥面铺装沥青(水泥)混凝土与桥面防水混凝土之间存有积水,说明工程施工中对桥面“防、排水”重视不够或措施不当,原因一种是设计考虑不够周全,比如说排水考虑得不够周全,水是通过伸缩缝排下来的,会把桥梁浸泡。另一种是施工没有达到,虽然有排水管,但是排水管断了或者排水管没有正常工作,还是从伸缩缝排下来,表面的混凝土出现很多水,对桥梁造成浸泡。无论何种原因如长时间存水,必对桥面铺装混凝土造成不良后果。因而,对于“水”应以“排”为主,以“防”为辅。[1]就是设法将水和混凝土隔离,使水不能进入混凝土本体,尤其不能进入裂缝中去。在设计时,应合理地设置纵、横坡及泄水管的构造和布局,在桥面上除设置纵横坡排水外,桥面需要设置一定数量的泻水管道,以便组成一个完整的排水系统,并应避免桥面及两层构造之间长期积水,若存有积水,该从何处排出。
1.2 防水
实际施工中,为了保护桥面板,防止车辙或履带直接磨耗桥面,并借以分散车轮的集中荷载,通常用水泥混凝土和沥青混凝土铺装桥面,而为满足防水性好、稳定性好、抗裂性好、耐久性好以及层间粘结性好的使用要求,一般都要在桥面铺装层间设置防水层。桥面防水层是桥面构造中的重要组成部分,是为了防止雨水进入桥面,雨水、雪水下水渗入桥体、桥梁,以及其他用水对桥体破坏等而设的材料层,其不但保证桥梁主体结构的安全,还能延长桥面铺装的使用寿命和降低造价。桥面防水层基本上可以分为两大类:一类是刚性防水,实现其防水功能主要依靠材料自身的密实性或通过改变其基层密实性来完成,它的抗变形主要依靠提高其抗压强度。由于刚性防水构造在活荷载作用下,负弯矩区的顶面混凝土难免有裂缝发生,且呈上宽下窄的V型裂缝,如有渗入水侵入缝内,则将会导致负弯矩区主钢筋的锈蚀,从而影响结构的耐久性和安全性;另一类是柔性防水层构造。它具有一定的延展性,它不仅通过材料自身的密实性来防水,而且一定程度能够适应结构或基层的变形不破坏。柔性防水层介于沥青面层和桥面板之间,它一方面封闭桥面表面,隔绝路面水的下渗,另一方面,它还有粘层作用(相当于粘层沥青),把沥青面层和桥面板牢固的粘结为一体,隔绝路面水的渗透,保护梁体结构不被水侵蚀。目前,公路桥梁防水涂层主要采用柔性防水涂层。
2 混凝土保护层厚度的把握
混凝土保护层是指混凝土构件中,起到保护钢筋避免钢筋直接裸露的那一部分混凝土,从混凝土表面到最外层钢筋(包括箍筋、构造筋、分布筋等)公称直径外边缘之间的最小距离。保护层厚度的保证,是保障结构耐久性的一道重要防线。在工程实践中,由于构造不当、构件尺寸偏小、混凝土浇筑困难、振捣不密实等损伤保护层厚度的实例时有所见,一些构造物竟然出现“露筋”,这些工程的结构耐久性势必会受到影响。[2]混凝土保护层厚度大,构件的受力钢筋粘结锚固性能、耐久性和防火性能越好。但是,过大的保护层厚度会使构件受力后产生的裂缝宽度过大,就会影响其使用性能。所以施工中,首先应在工程设计中根据建筑物结构类型和所处环境合理选择设计混凝土保护层厚度;其次,严格施工过程控制,即采取保证保护层设计厚度的手段,控制钢筋位置、模板的位置和拆除时间,以及对混凝土的足期养护。
3 对混凝土施加预应力
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强材,人们在长期的生产实践中创造了预应力混凝土结构。对混凝土施加预应力,一般是通过张拉钢筋(此筋称为预应力钢筋),利用钢筋的回缩来挤压混凝土,使混凝土受到预压应力(同时预应力筋中也存在着预拉应力)。控制预压应力的大小,可以保证预应力梁板在承受设计弯曲荷载时,混凝土受弯区基本不产生拉应力,不出现裂缝,从而大幅度提高梁板的承载能力。[3]预应力结构混凝土在施加预应力过程中,对预加应力控制不当、不足或过大都将导致构造物裂缝的发生和发展。如施工中预埋波纹管漏浆、位置偏差等会造成摩擦损失过大或张拉力没有到位;还有过大的预压力,可能会导致锚头区的局部承压破坏或开裂,这些都会影响混凝土的使用寿命。施加预应力根据钢筋受拉与浇筑混凝土的先后次序,可分为先张法和后张法两大类。应当注意的是,因锚头区的拉应力和压应力均较大,一旦张拉工艺完毕,且检查无误后,应抓紧时间及时灌浆,至少应立即将锚头区涂抹环氧砂浆封闭,以免水气侵入锚头,否则将会导致锚头部位的锈蚀而影响结构的耐久性。
4 真空灌浆工艺防腐
预应力筋的防腐以及预应力筋与混凝土之间的共同工作是通过压力灌浆充满预埋孔道和预应力筋之间的空隙来解决的,加强预应力管道的压浆工作是保护预应力筋束的重要措施。传统的预应力筋防护是通过成孔材料防护和浆体防护来实现的,由于孔道压浆质量差(常含有气泡、水泥浆容易离析和析水、不饱满)、外界恶劣因素的影响(如除冰盐或盐水)等原因,使结构过早出现裂缝,如灌浆不饱满则预应力筋易发生锈蚀,威胁到预应力混凝土结构和构件的安全性和耐久性,浆体本身和施工工艺带有一定的局限性。
影响桥梁混凝土耐久性的因素很多,全面深入地进行分析并采取积极有效的解决方案,确保桥梁质量是我们最应该关注的问题。以上列举的四个方面仅是从施工角度进行简单的阐述,希望能够引起同行的重视,从理论上不断进行总结,吸取经验教训,在施工中精心组织,严把质量关,保证桥梁的使用寿命。
参考文献
[1] 关红军.浅谈混凝土技术在路桥施工过程中的应用[J].黑龙江科技信息,2012(3).
[2] 耿双久.论混凝土桥梁裂缝成因及预防处理[J].黑龙江科技信息,2012(3).
[3] 王军.桥梁工程大体积混凝土裂缝形成原因及防治[J].山西建筑,2011(18).
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