对于桥梁寿命设计中混凝土劣化影响的分析研究

张蔚伟

【摘要】本文主要对于桥梁寿命设计混凝土劣化影响进行了分析研究，其中，从混凝土的碳化和混凝土裂缝对于桥梁寿命的影响进行了重点分析，希望能够进一步提升桥梁使用寿命

【关键词】桥梁寿命；混凝土；碳化；裂缝

中图分类号：TV543 文献标识码： A 文章编号：

一、混凝土碳化对于桥梁寿命设计的影响

（一）混凝土的碳化

在桥梁的混凝土材料劣化中主要表现为材料的碳化，其属于是化学腐蚀过程。由于在大气中含有大量的CO2，若大气中的CO2气体渗入到混凝土之内，其与混凝土的碱性物质便会发生化学反应，进而形成H20与碳酸盐。因而我们便将混凝土中的HP值下降的化学反应过程统称为混凝土碳化过程。由此可见，混凝土碳化是使混凝土碱性逐渐降低，逐渐中性化的一个过程[1]。

（二）影响混凝土碳化的因素

1、材料因素

混凝土外加剂的种类、掺入数量和混凝土骨料的粒径、种类等都会对其碳化速度产生影响，但混凝土众多材料中对其碳化影响程度最大的是水泥品种的选择与用量的配置。对于水泥中主要含有的硅酸钙与铝酸钙盐，由于其成分差异将导致其基性出现不同性，再加之在单位体积中混凝土中水泥用量的不同也与水泥水化之后碳化物质的含量程度存在在密切关联。水泥与水的混合比例同样将影响碳化水平，主要是由于水泥和水的比例与混凝土结构中的空隙等等都有直接的关联，在常规情况下水灰比例越大，混凝土的孔隙率便会越大，而在混凝土中的CO2等有害气体也会随之迅速的扩散，进而加快了混凝土的碳化进程。

2、环境因素

混凝土碳化影响因素中，CO2浓度、周围介质中湿度等因素的影响是最大的。若混凝土一直处于饱和水或干燥情况下，其碳化反应将逐渐减缓或停止，而另外材料因素的影响也是众多重要影响因素之一。

（三）混凝土碳化对桥梁寿命的影响

基于混凝土力学性能的角度来深入分析，关于碳化在混凝土中的作用不是很明显，再从相关的资料进行分析，混凝土碳化的深度与钢筋保护层的厚度都具有一定的差异性，一般混凝土碳化的深度会低于钢筋保护层的厚度。由此可见，混凝土碳化的作用可以有效提升混凝土的密实性能，进一步加强混凝土对于各种因素的腐蚀抵抗性。混凝土的碳化作用与混凝土的劣化没有之间的关系，其中素混凝土碳化过程有助于提升耐久性。但是研究过程中，还必须清晰的认识到当混凝土碳化之后，混凝土中的碱度会随之降低，一旦碳化的深度超出了标准，也就是高于了混凝土的保护层，加之空气与水同时存在的环境中，会一定程度破坏混泥土的性能，久而久之失去保护钢筋的作用。钢筋失去混凝土的保护之后，内部会逐渐锈蚀。此外，混凝土碳化的过程中会不断提升孔隙溶液中的氢离子含量，这个过程也会导致钢筋失去混凝土的保护。钢筋一旦出现锈蚀的情况，随之而来就会出现钢筋体积膨胀的现象，随着化学反应的推进混凝土保护层会出现裂缝，从而导致钢筋腐蚀效果越来越严重，最终形成一个严重的恶性循环，不断的相互影响。钢筋腐蚀过程一旦处于非常严重的情况下，就会导致结构被损坏，最终影响的桥的实质使用效果与寿命[2]。

二、混凝土裂缝对桥梁寿命的影响

在预应力混凝土结构当中普遍的存在裂缝现象。虽然大多数的裂缝都在0.2mm之下，对于建筑物的正常使用以及结构的安全性都不会造成影响，但是却会在很在程度上影响预应力结构的寿命和重要性。因此，我们需要重视任何一种裂缝产生的原因，从而在综合防治当中将裂缝作为一项主要的病害进行防治，从而最大限度地减少裂缝出现的情况。

（一）预应力混凝土桥梁出现裂缝的主要原因

对于预应力钢筋混凝土结构来说，有很多的原因可以导致结构裂缝的出现，二他们之间也是相互影响、相互制约的。

1、混凝土本身性质

在预应力混凝土桥梁的施工过程当中，为满足对混凝土强度的较高要求，大多数情况下采用的都是商品混凝土，而商品混凝土当中一般水泥含量较大，塌落度较大，从而增加了收缩裂缝出现的几率。混凝土梁板之上，在最终凝固前期出现的裂缝常常表现为无规则的收缩裂缝。在混凝土的强度增长一段时间后，收缩裂缝就会呈现一定的规律，一般来说都是平行于梁板的短边，会形成横向的收缩裂缝。在浇筑梁、柱和板的时候，在梁板的腋下以及柱梁节点容易出现裂缝，如果模板较为粗糙或者是塌落度较大的时候，在“模箍”的作用之下，就有水平裂缝的出现[3]。

2、结构设计因素

在结构的设计当中，由于存在计算的偏差、安全系数较低、不合理的模型、实际与假设之间的差异性较大、不能够合理的处理结合处等等原因，都可能造成裂缝的产生。

3、施工因素

在施工当中所使用的原材料质量不过关，存在较多的杂质；在施工过程中不能够正确的支撑模版；张拉不合理；养护管理不足等原因，也是混凝土产生裂缝的原因之一。

4、偶然荷载因素

由于车辆或者是船舶的撞击，或者是超载车辆的行驶等，亦或是自然灾害等等非人为因素的破坏都可能导致裂缝的出现。

5、钢筋锈蚀

当钢筋锈蚀之后，就会出现氢氧化铁，其体积也会较原来大的多，从而会对周边的混凝土产生一定的压应力，最终出现脱落、开裂等现象，出现沿筋纵向裂缝。

另外，例如：不均匀的基础沉降、温度变化、原材料优劣、养护不够合理等等情况也可能造成裂缝的产生。对于混凝土的结构的优劣以及病害来说，首先是混凝土出现裂缝，由于混凝土的抗拉强度比抗压强度低，就会导致裂缝会从受拉区域开始出现。裂缝的扩展就会影响结构的承载力和结构刚度，并且也会加快钢筋的腐蚀程度，如此的恶性循环，对于结构的强度所带来的影响是非常严重的。

（二）混凝土裂缝对预应力混凝土桥梁寿命的影响

对于混凝土的寿命与寿命，钢筋锈蚀都会产生较大的影响，因此，对于桥梁寿命来说，结构裂缝也会产生较大的影响。同时，如果裂缝越宽，就会越早受到钢筋锈蚀。另外，混凝土裂缝的发展也会导致结构的刚度减小，并且抗力也会逐渐的衰减，从而对整体使用寿命与寿命造成影响。

三、结语

通过研究预应力钢筋混凝土桥梁的寿命，也在不断地提醒我们，只有从设计、施工、环境、混凝土特性等方面对于桥梁的寿命进行考虑，才能够实现桥梁百年寿命。同时，对于当前桥梁的寿命和剩余寿命也进行科学的评价，从而有利于后期制定加固维修方案，这也是桥梁结构寿命研究课题最为主要的背景之一，而寿命评定和使用寿命预测才是最主要的内容。

【参考文献】

[1] 钟丽清,杨占雄. 桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策研究[J]. 湖南交通科技. 2010(01):112-114

[2] 杜智文,吴文贤. 从设计角度增强公路桥梁安全性的思考[J]. 科技资讯. 2009(03):121-124

[3] 唐铜标. 公路桥梁养护质量控制研究[J]. 科技致富向导. 2010(06):58-59