提高钢筋混凝土桥梁耐久性的措施

提高钢筋混凝土桥梁耐久性的措施国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。1钢筋混凝土桥梁结构防水应着眼于“自身防护”，应用高性能混凝土自20世纪80年代以来，工程建设领域以提高耐久性为目标，广泛采用高性能混凝土。高性能混凝土不同于普通混凝土，它加入了比水泥颗粒小约100倍的胶凝材料如微硅粉、优质粉煤灰，并采用高效减水剂使混凝土可以采用较低的水灰比以及良好的养护条件。其结果是减小了骨料与胶凝材料间的间隙，使其粘结强度提高，在混凝土整体强度提高的同时，密实度增加，混凝土自身抗渗性提高，从而可大大提高混凝土的耐久性，这已在世界各地引起人们的广泛重视。2钢筋阻锈剂的应用对于钢筋防护而言，在任何情况下混凝土质量都是最重要的。如果混凝土材料或施工质量不好，或设计有缺陷等都会加速病害的发生和发展速度。在高质量混凝土的基础上掺加钢筋阻锈剂，被认为是长期保护钢筋延缓腐蚀破坏、实现设计寿命的最简单、最经济和有效的技术措施。加入钢筋阻锈剂能起到两方面的作用：一方面推迟了钢筋开始生锈的时间，另一方面，减缓了钢筋腐蚀发展的速度。3增加混凝土保护层厚度混凝土保护层的主要作用是使梁板内钢筋免遭锈蚀，尤其应注意与周围环境相联系，与混凝土的操作工艺相联系，以保证结构在应有的使用寿命期内，其功能完好。目前国际的总趋势宜使保护层适当加厚，以延缓因碳化引起的钢筋锈蚀，从而使结构物的耐久性得到增加，纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度，应根据环境类别及混凝土强度来确定。4桥面防水设计目前不少设计人员对桥梁防水设计重视不够，对防水材料，特别是对一些新型防水材料缺乏系统的了解，因而在设计图纸上无细化的防水设计、无选材说明，往往造成施工单位选材不当，降低了设计标准，影响桥梁使用寿命和耐久性。整体防水设计实际上就是将各个关键的细部防水处理进行汇总。它们之间既相对独立，又相互协防。设计的前提条件是防水效果好，选材符合桥梁的特殊性，防水层耐久，易于维护且经济合理，尽量不能有遗漏，同时，所用的处理方法应该是最适宜的。桥面防水层对于桥面防水层，不能像以往一样简单地在设计图上表示出设置防水层即可，也不是由施工人员或业主方就能够确定这些需要计算的参数，而是必须要有设计人员进行仔细计算，在充分了解防水材料性能的基础上，根据结构受力特性和桥面铺装材料性能及施工特点来确定防水设置方案。桥梁为承受振动荷载的结构，桥面防水层宜采用柔性的涂料与卷材防水材料，防水涂料与防水卷材，应根据结构形式、施工环境等综合因素来考虑。桥梁防水的细部设计设计单位应将防水层的设计在全桥范围内进行整体考虑．特别是在伸缩缝处、泄水管处、防撞墙与分隔带边缘，等特殊部位做到防水层的连续性，使其防水层的设置更趋于合理。同时与结构设计统筹考虑，如：预制的钢筋混凝土梁桥和预应力混凝土梁桥的横向铰缝处，应保证其在运营过程中有足够的刚度，减小其变形、使铺装层的受力与主梁的受力相协调、保证防水层正常工作。外翼缘板的防水过去设计人员对桥梁外侧翼板防水重视不够，致使许多城市立交桥在经过雨水、雪水，特别是冬季的融雪盐碱水冲洗后，留下许多白色沉积物，既不美观又可能造成对翼缘板的腐蚀。设计人员通过改变外侧翼缘板结构外形即可阻断各种水对翼缘板的浸蚀，起到防水作用泄水管及周边防水桥面防水的设计理念应该是“防排结合，以排为主”。这是因为再好的防水层，如果长期浸泡在水中，加之动荷载的作用，就会加大其破坏的程度，缩短使用周期，同时，冻胀作用会使桥面隆起，加速桥面铺装的破坏。桥面的纵坡、横坡必须符合设计要求，泻水管的布置合理，使桥面排水通畅，另外在桥面铺装层设计和泻水管的构造上应考虑沥青混凝土层间水的排放。预制梁接缝处防水由于工期紧张，设计上经常采用预制T型梁桥的做法，由于湿接头的存在，在混凝土收缩作用下，新旧混凝土截面势必开裂。由于T型梁安装后，相邻翼板的高差可能达到2—3cm，为下一步工序施做，必须铺设找平层，且不与T型梁顶面连接，从而形成一大块薄板(6—8cm)，在车辆荷载的长期作用下，易产生碎裂造成漏水。因此，建议找平层与湿接头混凝土一起浇筑，使预制梁接缝和桥面找平层成为一体，共同参加工作，这样可以大大提高接缝处的抗拉强度。中央隔离带处防水实际施工中，中央隔离带有两种做法，一是不做防水处理，这种情况多用于跨河桥或桥下无人、车通过的情况；二是进行简单防水处理，一般城市立交桥梁多采用此种作法。特别注意的是，此处的防水层上一般为轻体材料或种植土，极易吸附水体，长期浸泡会使防水层出现脱粘现象，因此，防水基底的(纵)坡度必须按照要求做好，以利于池内的水能够迅速排走。5桥梁结构防水设计桥面设计良好畅通的排水系统，是保持桥梁结构不受或较少受水蚀的条件，但考虑水侵蚀的影响，除主梁外还会涉及盖梁、墩柱、桥台等，这些部位的防水设计也十分重要。比如盖梁顶的排水坡、水中桥墩（特别水位变动区）等特殊部位。桥梁的防撞系统，是冬季除冰盐水最易危害的部位，对这部分结构的细致的耐久性设计是十分必要的，这不仅涉及防撞系统自身的耐久性，如前面提到的，它还涉及到与其相连接的主体结构的耐久性。防撞护栏与主体结构的连接应采用整体现浇，避免采用预制安装的形式，防止安装过程对桥面防水层的破坏以及预制块导致的桥面至主体混凝土结构的水通道。防撞护栏的自身抵抗氮离子侵蚀的考虑也是非常必要的。6混凝土表面封闭处理密封剂和涂装材料的功能主要是减少钢筋混凝土结构中的电解液，从而减缓电化学锈蚀反应的进程。另外，密封剂和涂装材料还可以防止化冰盐、二氧化碳和氧气等对结构的侵入从而减缓钢筋的锈蚀，这类保护还可以降低冻融循环对结构的破坏，提高结构抗冻融循环的能力。使用渗透型密封剂保护钢筋混凝土桥梁不受水、化冰盐和酸雨的侵蚀已经是常规的做法了[5]。相对低廉的成本和易于施工是这类材料的主要优点。北方第一桥——“丹拉”高速公路线上的天津滨海大桥主塔和主梁，就是采用加拿大慎实公司的先进技术和材料进行了预防性的表面保护，获得了各方好评。