淺談橋梁混凝土的使用壽命
2017-01-03
近年來我國公路橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,橋梁投資在公路建設(shè)中所占的比例也很大。橋梁建設(shè)中對(duì)橋梁混凝土的使用壽命都非常重視,因而從多方面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)的分析和研究是非常必要的。
1 做好防排水工程
橋梁使用過程中大氣污染、有害物質(zhì)侵蝕(液體或氣體)、氯鹽及水等因素都可能影響橋梁混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命,而“水”其中一個(gè)相當(dāng)重要的因素,因此,橋梁的排水措施是關(guān)乎橋梁耐久性的很重要一方面,要防止雨水對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的腐蝕和破壞,從而延長(zhǎng)橋梁的使用壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,保證橋梁的行車安全。
1.1 排水
橋梁排水工程與人民生產(chǎn)生活息息相關(guān),其使用功能的好壞,涉及到千家萬戶的切身利益,關(guān)系著城市建設(shè)。通過對(duì)橋梁病害的調(diào)查可以清楚地看到在橋面鋪裝瀝青(水泥)混凝土與橋面防水混凝土之間存有積水,說明工程施工中對(duì)橋面“防、排水”重視不夠或措施不當(dāng),原因一種是設(shè)計(jì)考慮不夠周全,比如說排水考慮得不夠周全,水是通過伸縮縫排下來的,會(huì)把橋梁浸泡。另一種是施工沒有達(dá)到,雖然有排水管,但是排水管斷了或者排水管沒有正常工作,還是從伸縮縫排下來,表面的混凝土出現(xiàn)很多水,對(duì)橋梁造成浸泡。無論何種原因如長(zhǎng)時(shí)間存水,必對(duì)橋面鋪裝混凝土造成不良后果。因而,對(duì)于“水”應(yīng)以“排”為主,以“防”為輔。[1]就是設(shè)法將水和混凝土隔離,使水不能進(jìn)入混凝土本體,尤其不能進(jìn)入裂縫中去。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)合理地設(shè)置縱、橫坡及泄水管的構(gòu)造和布局,在橋面上除設(shè)置縱橫坡排水外,橋面需要設(shè)置一定數(shù)量的瀉水管道,以便組成一個(gè)完整的排水系統(tǒng),并應(yīng)避免橋面及兩層構(gòu)造之間長(zhǎng)期積水,若存有積水,該從何處排出。
1.2 防水
實(shí)際施工中,為了保護(hù)橋面板,防止車轍或履帶直接磨耗橋面,并借以分散車輪的集中荷載,通常用水泥混凝土和瀝青混凝土鋪裝橋面,而為滿足防水性好、穩(wěn)定性好、抗裂性好、耐久性好以及層間粘結(jié)性好的使用要求,一般都要在橋面鋪裝層間設(shè)置防水層。橋面防水層是橋面構(gòu)造中的重要組成部分,是為了防止雨水進(jìn)入橋面,雨水、雪水下水滲入橋體、橋梁,以及其他用水對(duì)橋體破壞等而設(shè)的材料層,其不但保證橋梁主體結(jié)構(gòu)的安全,還能延長(zhǎng)橋面鋪裝的使用壽命和降低造價(jià)。橋面防水層基本上可以分為兩大類:一類是剛性防水,實(shí)現(xiàn)其防水功能主要依靠材料自身的密實(shí)性或通過改變其基層密實(shí)性來完成,它的抗變形主要依靠提高其抗壓強(qiáng)度。由于剛性防水構(gòu)造在活荷載作用下,負(fù)彎矩區(qū)的頂面混凝土難免有裂縫發(fā)生,且呈上寬下窄的V型裂縫,如有滲入水侵入縫內(nèi),則將會(huì)導(dǎo)致負(fù)彎矩區(qū)主鋼筋的銹蝕,從而影響結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性;另一類是柔性防水層構(gòu)造。它具有一定的延展性,它不僅通過材料自身的密實(shí)性來防水,而且一定程度能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)或基層的變形不破壞。柔性防水層介于瀝青面層和橋面板之間,它一方面封閉橋面表面,隔絕路面水的下滲,另一方面,它還有粘層作用(相當(dāng)于粘層瀝青),把瀝青面層和橋面板牢固的粘結(jié)為一體,隔絕路面水的滲透,保護(hù)梁體結(jié)構(gòu)不被水侵蝕。目前,公路橋梁防水涂層主要采用柔性防水涂層。
2 混凝土保護(hù)層厚度的把握
混凝土保護(hù)層是指混凝土構(gòu)件中,起到保護(hù)鋼筋避免鋼筋直接裸露的那一部分混凝土,從混凝土表面到最外層鋼筋(包括箍筋、構(gòu)造筋、分布筋等)公稱直徑外邊緣之間的最小距離。保護(hù)層厚度的保證,是保障結(jié)構(gòu)耐久性的一道重要防線。在工程實(shí)踐中,由于構(gòu)造不當(dāng)、構(gòu)件尺寸偏小、混凝土澆筑困難、振搗不密實(shí)等損傷保護(hù)層厚度的實(shí)例時(shí)有所見,一些構(gòu)造物竟然出現(xiàn)“露筋”,這些工程的結(jié)構(gòu)耐久性勢(shì)必會(huì)受到影響。[2]混凝土保護(hù)層厚度大,構(gòu)件的受力鋼筋粘結(jié)錨固性能、耐久性和防火性能越好。但是,過大的保護(hù)層厚度會(huì)使構(gòu)件受力后產(chǎn)生的裂縫寬度過大,就會(huì)影響其使用性能。所以施工中,首先應(yīng)在工程設(shè)計(jì)中根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型和所處環(huán)境合理選擇設(shè)計(jì)混凝土保護(hù)層厚度;其次,嚴(yán)格施工過程控制,即采取保證保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度的手段,控制鋼筋位置、模板的位置和拆除時(shí)間,以及對(duì)混凝土的足期養(yǎng)護(hù)。
3 對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力
為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過早出現(xiàn),充分利用高強(qiáng)材,人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)造了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力,一般是通過張拉鋼筋(此筋稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋),利用鋼筋的回縮來擠壓混凝土,使混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力(同時(shí)預(yù)應(yīng)力筋中也存在著預(yù)拉應(yīng)力)?？刂祁A(yù)壓應(yīng)力的大小,可以保證預(yù)應(yīng)力梁板在承受設(shè)計(jì)彎曲荷載時(shí),混凝土受彎區(qū)基本不產(chǎn)生拉應(yīng)力,不出現(xiàn)裂縫,從而大幅度提高梁板的承載能力。[3]預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)混凝土在施加預(yù)應(yīng)力過程中,對(duì)預(yù)加應(yīng)力控制不當(dāng)、不足或過大都將導(dǎo)致構(gòu)造物裂縫的發(fā)生和發(fā)展。如施工中預(yù)埋波紋管漏漿、位置偏差等會(huì)造成摩擦損失過大或張拉力沒有到位;還有過大的預(yù)壓力,可能會(huì)導(dǎo)致錨頭區(qū)的局部承壓破壞或開裂,這些都會(huì)影響混凝土的使用壽命。施加預(yù)應(yīng)力根據(jù)鋼筋受拉與澆筑混凝土的先后次序,可分為先張法和后張法兩大類。應(yīng)當(dāng)注意的是,因錨頭區(qū)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均較大,一旦張拉工藝完畢,且檢查無誤后,應(yīng)抓緊時(shí)間及時(shí)灌漿,至少應(yīng)立即將錨頭區(qū)涂抹環(huán)氧砂漿封閉,以免水氣侵入錨頭,否則將會(huì)導(dǎo)致錨頭部位的銹蝕而影響結(jié)構(gòu)的耐久性。
4 真空灌漿工藝防腐
預(yù)應(yīng)力筋的防腐以及預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的共同工作是通過壓力灌漿充滿預(yù)埋孔道和預(yù)應(yīng)力筋之間的空隙來解決的,加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管道的壓漿工作是保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋束的重要措施。傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋防護(hù)是通過成孔材料防護(hù)和漿體防護(hù)來實(shí)現(xiàn)的,由于孔道壓漿質(zhì)量差(常含有氣泡、水泥漿容易離析和析水、不飽滿)、外界惡劣因素的影響(如除冰鹽或鹽水)等原因,使結(jié)構(gòu)過早出現(xiàn)裂縫,如灌漿不飽滿則預(yù)應(yīng)力筋易發(fā)生銹蝕,威脅到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的安全性和耐久性,漿體本身和施工工藝帶有一定的局限性。
影響橋梁混凝土耐久性的因素很多,全面深入地進(jìn)行分析并采取積極有效的解決方案,確保橋梁質(zhì)量是我們最應(yīng)該關(guān)注的問題。以上列舉的四個(gè)方面僅是從施工角度進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述,希望能夠引起同行的重視,從理論上不斷進(jìn)行總結(jié),吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),在施工中精心組織,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),保證橋梁的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1] 關(guān)紅軍.淺談混凝土技術(shù)在路橋施工過程中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2012(3).
[2] 耿雙久.論混凝土橋梁裂縫成因及預(yù)防處理[J].黑龍江科技信息,2012(3).
[3] 王軍.橋梁工程大體積混凝土裂縫形成原因及防治[J].山西建筑,2011(18).
