關(guān)于混凝土的論文
摘要：在分析混凝土橋梁耐久性問題的基礎(chǔ)上，探討了提升混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的策略，包括混凝土梁的優(yōu)化、正交異性鋼橋面優(yōu)化、做好低溫天氣下的橋梁養(yǎng)護(hù)工作、控制材料性能以及做好鋼筋防腐工作等，可為相關(guān)工程項(xiàng)目提供參考。
關(guān)鍵詞：混凝土橋梁;結(jié)構(gòu);耐久性
引言
橋梁混凝土耐久性主要是指在正常施工以及使用情況下，橋梁結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)突發(fā)性的事故，依舊能夠保持一定穩(wěn)定性的能力。此外，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性還經(jīng)常被用于橋梁使用周期的評(píng)價(jià)。然而受我國(guó)基本國(guó)情的影響，橋梁常常會(huì)出現(xiàn)耐久性問題，如混凝土結(jié)構(gòu)裂縫、冰融循環(huán)等，這對(duì)行車及行人造成巨大的安全隱患，因此必須采取合理的橋梁耐久性提升策略，以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。
1混凝土橋梁的耐久性問題
1.1混凝土斜拉橋出現(xiàn)裂縫
我國(guó)現(xiàn)存的較長(zhǎng)使用年限的大型橋梁為混凝土斜拉橋，基本采用鋼筋混凝土為主梁。在此類橋梁的運(yùn)行中，常常會(huì)出現(xiàn)裂縫使橋梁結(jié)構(gòu)耐久性下降的問題。裂縫的產(chǎn)生原因主要包括以下兩方面：第一，受橋梁的初期設(shè)計(jì)不合理、構(gòu)造不合理以及材料使用不合理等原因的影響，使得橋梁結(jié)構(gòu)耐久性下降;第二，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁上通行的大噸位車輛的數(shù)量不斷增加，并且橋梁在常年使用后，橋梁本身的混凝土伸縮比發(fā)生變化，這使得橋梁出現(xiàn)耐久性問題。
1.2混凝土橋梁存在下?lián)?/strong>
中型及大型跨度橋梁，采用的是梁式結(jié)構(gòu)，通常被分為連續(xù)式預(yù)應(yīng)力混凝土橋與連續(xù)式混凝土鋼構(gòu)橋兩種類型，橋梁的跨度一般在100～300m的范圍[1]。當(dāng)前，我國(guó)依舊擁有大量的連續(xù)式混凝土橋梁，比如廣東省虎門大橋復(fù)航道橋，至今已經(jīng)有整整20年的歷史。連續(xù)式緩凝土橋梁常發(fā)的耐久性問題主要是橋梁出現(xiàn)大幅度的下?lián)�，表現(xiàn)為橋梁構(gòu)件發(fā)生變形以及梁體出現(xiàn)開裂。橋梁大幅度下?lián)蠈儆谌澜鐦蛄航ㄔO(shè)面臨的問題，在該問題的處理上，一般采取控制性的策略，即避免橋梁存在大幅度下?lián)系那闆r，如果橋梁下?lián)巷@著，往往做拆除處理，以免出現(xiàn)重大坍塌事故。
1.3正交異性鋼橋面疲勞
德國(guó)最早提出并使用正交異性鋼橋面，該橋面主要借鑒軍艦傳播的甲板設(shè)計(jì)，鋼橋面的厚度一般在10mm以下，橋梁的周圍則主要采取縱肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且各個(gè)縱肋之間為橫隔連接[2]。但是正交異性鋼橋面在后續(xù)的使用過程中，橋梁的面板卻會(huì)逐漸暴露出來(lái)，繼而出現(xiàn)縱向類焊疲勞裂縫的問題，這對(duì)橋梁的安全性及穩(wěn)定性造成巨大的影響。以我國(guó)廣東省著名的虎門大橋?yàn)槔�，該橋梁的橋面就是正交異性鋼橋面，在后續(xù)使用過程中，通過橋梁耐久性檢查，就發(fā)現(xiàn)橋梁存在橫隔及縱肋的裂縫問題。
1.4冰融循環(huán)
在環(huán)境溫度在0℃以下，混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度也持續(xù)下降，使得混凝土結(jié)構(gòu)表面形成的冰霜會(huì)融化成水滴，水分會(huì)沿著混凝土結(jié)構(gòu)表面的空隙、細(xì)微裂縫滲透到混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，而這些溫度較低的水會(huì)使得混凝土的內(nèi)部溫度也降低到0℃以下，使得滲入的水分會(huì)在混凝土內(nèi)部固結(jié)，而水固結(jié)后體積會(huì)加大，固結(jié)水會(huì)在混凝土內(nèi)部形成一種對(duì)外的作用力，即膨脹力，如果膨脹力的大小要比混凝土的約束力大，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫，而混凝土表面的水分在固結(jié)與融化的循環(huán)交替中就會(huì)逐漸形成凍融循環(huán)[3]。凍融循環(huán)一般在我國(guó)北方經(jīng)常出現(xiàn)，這對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，并且即便混凝土表面的水分只凍結(jié)不融化，也會(huì)對(duì)混凝土橋梁產(chǎn)生凍脹作用，使得混凝土橋梁的表面出現(xiàn)裂縫，橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性下降，影響行車安全。此外，凍融循環(huán)還會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)橋梁產(chǎn)生風(fēng)化作用，相關(guān)研究結(jié)果顯示，混凝土橋梁如果出現(xiàn)200次凍融循環(huán)后，橋梁的整體質(zhì)量會(huì)下降5%，強(qiáng)度會(huì)下降25%。橋梁質(zhì)量及強(qiáng)度作為衡量橋梁使用周期的關(guān)鍵指標(biāo)，充分表明凍融循環(huán)對(duì)橋梁的負(fù)面影響突出。
2提升混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的策略
在當(dāng)前我國(guó)橋梁建設(shè)速度不斷加快的背景下，國(guó)內(nèi)橋梁建筑企業(yè)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的關(guān)注度越來(lái)越高[4]。為此，在上述耐久性問題的預(yù)防及控制上，可以采取以下優(yōu)化策略。
2.1混凝土梁的優(yōu)化
單一梁體必然難以滿足當(dāng)前各種復(fù)雜區(qū)域的橋梁建設(shè)需求，因此需要采取綜合性較強(qiáng)的橋梁設(shè)計(jì)策略，以拓寬橋梁使用范圍，比如可以使用結(jié)合梁作為混凝土梁。結(jié)合梁屬于優(yōu)化后的混凝土梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠大大提升混凝土梁的強(qiáng)度，達(dá)到橋梁抗裂的要求。以浙江的甬江大橋?yàn)槔�，其跨度達(dá)到468m，使用的是雙邊主肋預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)形式。在該橋梁的結(jié)構(gòu)選擇上，初期評(píng)審并沒有通過雙邊主肋這一梁體設(shè)計(jì)方法，這主要是為了提升橋梁的耐久性需求，但是在后續(xù)通過加入結(jié)合梁的設(shè)計(jì)，解決了耐久性問題，主要解決方案是在鋼箱梁的位置使用混凝土板進(jìn)行加固。
2.2正交異性鋼橋面優(yōu)化
現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，物流運(yùn)輸行業(yè)也在飛速發(fā)展，這也使得卡車超載問題成為普遍情況，大量重型客車在混凝土橋梁上行駛，對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生巨大影響[5]。然而車輛超載問題并非一朝一夕能解決，尤其是當(dāng)前我國(guó)正處于社會(huì)主義發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，保證物流交通的順暢是基本要求，因此在橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的提升上，可以通過加厚鋼橋面的方法來(lái)提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，比如可以將橋梁兩側(cè)的重型車輛通道的鋼板厚度增加到16mm。
2.3做好低溫天氣下的橋梁養(yǎng)護(hù)工作
冰融循環(huán)對(duì)混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生巨大的影響，而混凝土裂縫的產(chǎn)生進(jìn)一步使冰融循環(huán)的破壞力提升。因此為了解決橋梁在低溫環(huán)境中存在的冰融循環(huán)問題，應(yīng)優(yōu)先解決混凝土橋梁的裂縫問題。在橋梁裂縫的控制上，主要是保證構(gòu)件的截面具有足夠的配筋率，并且選擇合適的混凝土保護(hù)層，以避免裂縫到達(dá)鋼筋位置使鋼筋出現(xiàn)銹蝕的問題。此外，對(duì)于含鋼量相同的截面，可以通過減少鋼筋直徑、增加鋼筋數(shù)量的方式來(lái)提升構(gòu)件的抗裂度，而在混凝土配料上，還必須保證級(jí)配碎石的粒徑以及混凝土材料的性能。在混凝土橋梁施工結(jié)束后，為了防止橋梁出現(xiàn)冰融循環(huán)的情況，還需要在混凝土的表面鋪設(shè)隔水材料，以便阻斷地表及地下水的浸入。此外，還應(yīng)在橋梁的建設(shè)過程中，不斷完善混凝土結(jié)構(gòu)橋梁表面排水系統(tǒng)，使得橋梁表面的降水能夠及時(shí)排出橋面，這樣避免水滴或者積水停留在橋面，防止在低溫環(huán)境下出現(xiàn)結(jié)冰的情況。
2.4控制材料性能以及做好鋼筋防腐工作
在混凝土橋梁的建設(shè)中，使用的混凝土具有高性能，這種混凝土往往具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性能、高強(qiáng)度以及強(qiáng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)[6]。因此為了提高混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)耐久性，一定要做好混凝土質(zhì)量控制工作，在使用前做好混凝土材料的選購(gòu)、存儲(chǔ)以及強(qiáng)度試驗(yàn)，保證混凝土材料的性能。而在混凝土配比時(shí)，需要通過配比試驗(yàn)來(lái)確定最佳水灰比，以便減少混凝土施工完成后內(nèi)部毛細(xì)孔的數(shù)量。在混凝土混合料的骨料選擇上，盡可能選擇活性物質(zhì)含量較少的骨料，同時(shí)在拌和的過程中，可以加入適當(dāng)?shù)囊雱﹣?lái)提高混凝土的整體性能。而對(duì)于鋼筋的選擇，應(yīng)根據(jù)施工要求選擇質(zhì)量合格的鋼筋產(chǎn)品，并且還要做好鋼筋的表面除銹工作，并且在鋼筋運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)時(shí)，還需要做好鋼筋的存儲(chǔ)與防腐措施，一般可以通過在鋼筋上涂抹防腐蝕漆的方法。在鋼筋的搭建上，應(yīng)該將鋼筋牢牢地固定在模板上，以防止鋼筋移位對(duì)混凝土澆筑以及振搗產(chǎn)生不利的影響，對(duì)于橋梁中一些暴露在混凝土表面的金屬結(jié)構(gòu)，為了抵御自然環(huán)境的影響，可以對(duì)其表面采取必要的防腐蝕措施。此外，在伸縮縫的設(shè)計(jì)上，需要根據(jù)橋梁的計(jì)劃使用年限，對(duì)伸縮縫進(jìn)行合理控制，并且在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)為伸縮縫設(shè)置合理的排水通道，以避免出現(xiàn)積水的情況。
3結(jié)語(yǔ)
混凝土橋梁出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)耐久性問題對(duì)橋梁的安全性及使用壽命產(chǎn)生巨大的影響。在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性問題頻發(fā)，這對(duì)我國(guó)橋梁建設(shè)行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此需要仔細(xì)分析我國(guó)混凝土橋梁存在的結(jié)構(gòu)耐久性問題及產(chǎn)生原因，并且采取針對(duì)性的解決及優(yōu)化措施，以保證橋梁的安全使用。
參考文獻(xiàn)：
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