高性能混凝土在河北省北部地区桥梁中的应用研究

史 磊

（河北省高速公路京衡管理处，河北 石家庄 050031）

随着工程结构日渐复杂化，各种新型结构的出现，工程上对混凝土的强度不断提出新的要求。并且人们也乐于不断提高混凝土的强度，来满足工程安全性能的需求。可是近几十年来，因强度不足造成的工程事故并不占主要，除了设计和施工问题之外，由于混凝土结构材质劣化而造成的过早失效乃至破坏崩塌事故也都在国内外时有发生，随着时间的推移，有愈演愈烈之势。所以，混凝土强度并不能完全满足各种安全要求，混凝土的耐久性也是考量的重要指标。

1 混凝土中的钢筋腐蚀和劣化

由于钢筋是复杂的混合物金属铁，各种不同的元素由于电极电位差，会形成腐蚀电池。当钢筋表面的钝化膜在潮湿环境中破坏时，就会发生电化学反应。氯离子能破坏钝化膜，促进钢筋形成“腐蚀电池”。Cl-的阳极去极化作用，加剧钢筋腐蚀。Cl-的导电作用，使腐蚀电池运转加快。

在使用环境中，如有硫酸盐、各种有机和无机酸等侵蚀性介质存在，它们渗入混凝土中，通过物理作用或与混凝土中的不稳定成分发生化学反应，而引起混凝土组成和结构的变化，导致性能劣化。硫酸盐侵蚀造成混凝土外观和性能的劣化形式主要有三种：酸性劣化、膨胀性劣化和剥蚀劣化，表现为：强度损失、膨胀开裂、表面剥落、表面软化、质量损失等。

2 河北省北部地区桥梁耐久性现状调研

河北省北部地区地处高纬度寒冷地区，其桥梁饱受化冰盐腐蚀（主要桥面系）、结晶腐蚀、冻融循环作用、碳化作用。调查表明，该地区的桥梁，大多10年左右出现严重的劣化，有些桥梁则不到5年就出现钢筋锈蚀、混凝土剥落现象。

通过对河北省北部山区干线公路和高速公路上的桥梁调查（见图1）发现，桥梁耐久性差的病害几乎在所有的桥梁上都有发生，至少有70%以上的桥梁伸缩缝发生渗漏水。调研中发现，几乎所有的伸缩缝都漏水，下部的盖梁都存在不同程度的冻伤、钢筋锈蚀、梁体表面出现裂缝，大多桥梁运营仅10年左右。

图1 桥梁耐久性病害调查实照

3 高性能混凝土的推广应用

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：

a）高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可；

b）高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌合物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能；

c）高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的；

d）高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

高性能混凝土是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。为在河北省北部地区推广高性能混凝土，结合河北省北部地区当地高性能混凝土所需原材料现状，提出了该地区主要原材料的技术指标要求（见表1～表5）。

表1 水泥的技术要求

表1（续）

表2 粉煤灰的技术要求

表3 细骨料质量要求

表4 粗骨料的压碎指标

表5 粗骨料的有害物质含量限值

4 结语

通过对普通混凝土桥梁腐蚀模式的分析研究，结合河北省北部地区的桥梁耐久性病害调查，发现混凝土钢筋的电化学腐蚀、混凝土劣化是导致混凝土的腐蚀、耐久性差主要原因。为在河北省北部地区高速公路建设中推广高性能混凝土，结合河北省北部地区当地高性能混凝土所需原材料现状，提出了该地区主要原材料的技术指标要求，得出了高性能混凝土的评价指标。

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