桥梁混凝土耐久性若干问题的探讨

马宁

摘要：混凝土是桥梁结构中最广泛采用的建筑材料，混凝土的耐久性直接影响到桥梁的耐久性。当前桥梁混凝土由于受设计、材料、施工方面因素的影响，存在容易开裂，耐久性及承载能力降低等问题。本文概述了桥梁混凝土破坏的形式问题，分析了桥梁混凝土耐久性差的缘由问题，并提出了因此提高桥梁混凝土材耐久性的措施。

关键词：桥梁；混凝土；耐久性

一、桥梁混凝土破坏的形式问题

橋梁混凝土的破坏导致混凝土的耐久性变差其主要破坏模式可以分成以下几类：

（一）盐结晶胀裂模式

在海滨或跨越河流（特别是排污河）以及盐渍土地区的桥梁墩台经常发生此类破坏。由于毛细作用，混凝土孔隙中充满了液体，当水位及环境温度变化时，液相中的盐份析出，在一定温度和湿度下转化为体积膨胀的结晶水化物，使混凝土结构胀裂，进而导致钢筋锈蚀，体积膨胀，加重了混凝土的开裂，造成恶性循环。

（二）水冻融破坏模式

这种破坏模式主要发生在我国的三北地区。水在负温下发生相变，转化成冰，体积膨胀9%左右。当混凝土处于饱水状态，因温度的降低，毛细孔中的水结成冰，对周围造成挤压，反复的结冰、融化，长此以往使混凝土结构疏松，失去强度。

（三）结构受力破坏模式

钢筋混凝土桥梁结构中，不可避免地由于温度应力、收缩徐变、荷载作用、地基不均匀沉降等原因造成结构混凝土开裂，开裂部位受到渗漏水等的侵蚀，引起裂缝迅速开展。并向结构内部延伸，直接侵蚀钢筋。钢筋的锈蚀又加剧了混凝土裂缝开展，导致混凝土大面积松散以致脱落。

（四）碱—骨料反应破坏模式

碱—骨科反应是指骨料中活性组分与混凝土中的碱发生反应并导致混凝土膨胀开裂。碱骨料反应主要分为两类：碱—硅酸反应和碱—碳酸盐反应。发生碱骨料反应要有三个条件：（1）有活性骨料；（2）水泥或混凝土中合碱量过高；（3）要有反应所需的水分。

上述几种模式都是由于混凝土因素造成的，除此之外还有盐冻破坏模式与钢筋锈蚀破坏模式，这两种是由于钢筋方面问题造成的耐久性变差，在这里就不多做解释。

二、桥梁混凝土耐久性差的缘由问题

（一）设计问题

影响耐久性的设计问题主要包括：桥梁结构的设计形状与构造型式、结构的保护层厚度、混凝土的设计水灰比及混凝土的强度等。由于混凝土结构的许多腐蚀过程与自由水的存在有关，因此，建筑结构的设计形状与构造型式对于结构耐久性就显得非常重要。

（二）材料问题

原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要，如原材料控制不严，会导致某些组份之间发生化学反应，特别是碱骨料反应，对结构耐久性十分不利。另外，原材料中氯离子含量超标，也容易导致钢筋的锈蚀。

1、砂石则是混凝土中用量最大的材料，也最容易出现问题。工程上，石料常常选用“连续级配”，但实际上，所谓的连续级配往往是在石料厂大小石子随意一掺，质量可想而知。而且这样的石料运到搅拌站，一卸料就离析，造成混凝土质量极不稳定。

2、胶凝材料的问题。水泥是混凝土中最关键的材料，直接影响着混凝土的各项性能。目前，工程建设追求进度、追求强度的倾向依然很明显。为了追求进度，追求早期强度，即便夏季施工，依然选用早强水泥，可以保障早期强度，可以7天甚至5天进行预应力梁的张拉，但早强水泥塌落度损失大，不利于施工，即使拥有再好配合比的混凝土，如果混凝土各项性能达不到，何谈质量？

3、很多地方对掺合料的认识依然很有限，认为掺合料不能替代水泥，极大限制了混凝土技术的进步。有些地方盲目迷信硅粉，连桩基里都掺加，结果导致操控困难、塌损严重、结构开裂。掺加硅粉要求很多，而且桥梁结构掺加硅粉的必要性并不很大，应该慎用。

三、桥梁混凝土耐久性的改善问题

（一）材料的选择

1、合理选择水泥品种

不同品种的水泥对化学结合能力、混凝土抗渗性、强度的形成、耐腐蚀性、耐冻性和延缓碳化的能力有比较大的差别，在一般环境条件下，宜选择低水化热和低含碱量的水泥，不宜选择早强水泥。

2、合理选择混凝土的骨料

骨料在混凝土中所占的体积最大，因此，混凝土的骨料除要求质地坚硬和有足够的强度外，还必须具有稳定的物理和化学性质。

3、控制水胶比和水泥用量

水胶比直接影响混凝土的孔隙率，影响CO2在孔隙中的扩散程度，影响混凝土碳化的速度和对钢筋的锈蚀。控制水胶比是为了减少混凝土拌合物凝结后多余的水溢出所产生的毛细孔道和孔隙、减小混凝土的渗透性、防止冻融破坏。控制水泥用量也是为了保证混凝土的密实性。从耐久性的角度，应优化混凝土配合比，确定最佳水泥用量和水胶比。

4、选用优质掺合料，配置高耐久性混凝土

混凝土的掺合料有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细自然煤研石以及其他工业废渣。使用两种或两种以上的掺合料复合而成的超细矿物掺合料，其效果通常优于单一的矿物掺合料。不同的环境条件可以采用不同矿物掺合料及相应的掺量，并通过试验确定最优配比。

5、使用性能良好的外加剂

提高混凝土的密实性，减少混凝土的渗透性可以提高混凝土的抗侵蚀能力。混凝土的渗透性控制着水及侵蚀性液体或气体渗入的速率，同时，也能抑制水泥浆体中的毛细传递作用，因此，渗透性与混凝土的耐久性有着最为密切的关系，大幅度提高混凝土的抗渗性是改善其耐久性的关键。使用高效减水剂和引气剂，可以较大地提高混凝土的抗渗透性，恰当地使用一些养护剂、阻锈剂等，也可以改善和提高混凝土的耐久性。