混凝土橋梁耐久性

　　混凝土橋梁耐久性（durailityofconcretebridge）混凝土橋梁整體或局部質(zhì)量對于隨時間的推移而下降、老化的耐久性。影響橋梁的耐久性，有4個方面：混凝土裂縫（包括垂直裂縫、斜裂縫和縱向水平裂縫）及支座混凝土的局部開裂，混凝土腐蝕（氣相腐蝕和液相腐蝕），鋼筋銹蝕，荷載造成的損傷累積（包括超載運(yùn)營）。其中，前兩項屬于混凝土的劣化損傷，成因十分復(fù)雜，但是基本上可分為物理和化學(xué)兩方面的原因；第三項為鋼筋劣化損傷，其成因為化學(xué)和電化學(xué)腐蝕；第四項屬于疲勞損傷，參見混凝土的耐久性，混凝土梁的剪力破壞。

　　混凝土裂縫在鐵路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土開裂是普遍現(xiàn)象。有些裂縫嚴(yán)重地影響了結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性。裂縫類型∶①構(gòu)造不當(dāng)造成的混凝土裂縫。如腹板與加腋的交界處，由于截面突變，造成應(yīng)力集中，致使該處混凝土開裂，此類裂縫對承載能力和耐久性影響較小。②混凝土的干縮引起的裂縫。防止這種裂縫的措施是∶改善水泥性能，合理減少水泥用量，降低水灰比，加強(qiáng)潮濕養(yǎng)護(hù)尤為重要。③堿-骨料反應(yīng)（AAR）引起的裂縫。堿-骨料反應(yīng)有兩種，其一為堿-硅酸鹽骨料反應(yīng)，其二為堿-碳酸鹽骨料反應(yīng)。后一種較為少見。AAR對橋梁的破壞是嚴(yán)重的，避免AAR造成危害的重點(diǎn)在于“防”。防止這種裂縫的措施是盡可能選擇非活性骨料，控制水泥含堿量，摻用加氣劑等。④外界溫度變化引起的裂縫。由于日照瞬時非均勻溫度梯度在混凝土橋梁中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。⑤鋼筋銹蝕引起裂縫。由于環(huán)境介質(zhì)的影響，破壞了混凝土對鋼筋的保護(hù)作用，從而引起鋼筋銹蝕。鐵銹體積膨脹，使混凝土脹裂（先銹后裂），其走向沿著鋼筋方向。裂縫發(fā)生后加速鋼筋銹蝕，最后導(dǎo)致保護(hù)層成片剝落。防止措施∶采用合適的保護(hù)層，尤其要注意混凝土的密實性和抗?jié)B性。⑥荷載作用引起的裂縫。此類裂縫包括正截面裂縫、斜截面裂縫和支座處局部開裂。正常設(shè)計的結(jié)構(gòu)不應(yīng)該出現(xiàn)。⑦超靜定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉陷引起的裂縫。這種裂縫有時對結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的危害。

　　混凝土腐蝕①混凝土的氣相腐蝕。即在空氣介質(zhì)中的腐蝕，因為混凝土是堿性材料，所以主要表現(xiàn)為空氣中的酸性氣體與混凝土的作用。酸性汽體與混凝土相互作用，生成鈣鹽。因外界環(huán)境（鄉(xiāng)村、工業(yè)城市、沿海地區(qū)等）各地區(qū)大氣的化學(xué)成分不同，混凝土的腐蝕情況也各異?；炷亮簹庀喔g，碳化起主導(dǎo)作用。碳化深度達(dá)到鋼筋表面時，破壞了鋼筋周圍的堿環(huán)境，導(dǎo)致鋼筋表面失去鈍化膜，使鋼筋產(chǎn)生銹蝕。混凝土的氣相腐蝕對其抗力的影響并不大，但卻奠定了鋼筋腐蝕的基因，因此，混凝土的抗氣相腐蝕性能決定了橋梁的耐久性。②混凝土的液相腐蝕。梁體流漿病害屬于混凝土的液相破壞。其原因是設(shè)計的梁體排水速度偏低，加之道床有不同程度的濰、板結(jié)，造成雨水從兩片梁間溢流險到梁體而引起。液相腐蝕對橋梁的整體抗力及耐久性影響不大。阻止液相腐蝕措施是提高混凝土的密實度及做好橋梁的排水工作。

　　鋼筋銹蝕混凝土中鋼筋的腐蝕一般為電化學(xué)腐蝕。當(dāng)氯離子侵入、混凝土環(huán)境堿性降低或受拉開裂等因素導(dǎo)致鋼筋表面鈍化膜破壞時，鋼筋表面不同部位出現(xiàn)較大的電位差，形成陽極和陰極，在一定的環(huán)境條件下（如氧和水存在），鋼筋開始腐蝕，嚴(yán)重影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命。

　　鋼筋銹蝕與混凝土的開裂是聯(lián)系在一起的。一種為“先銹后裂”因銹蝕而開裂：混凝土只是由于鋼筋生銹體積膨脹才引起裂縫。另一種為“先裂后銹”因開裂而銹蝕：鋼筋混凝土是帶著裂縫工作的，各種導(dǎo)致鋼筋銹蝕的因素通過不同寬度的裂縫，引起鋼筋產(chǎn)生不同程度和不同發(fā)展速度的銹蝕。從現(xiàn)場調(diào)查的情況看，先銹后裂的情況較嚴(yán)重。鋼筋的腐蝕有兩種：①混凝土保護(hù)層的完全碳化誘發(fā)的鋼筋銹蝕，其特點(diǎn)為鋼筋均勻腐蝕。②氯離子侵入鋼筋表面誘發(fā)的鋼筋銹蝕，其特點(diǎn)為局部腐蝕，即點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕較均勻腐蝕更危險。

　　鋼筋銹蝕，除了與混凝土和鋼筋的性能及環(huán)境條件有關(guān)外，混凝土的施工質(zhì)量和鋼筋的構(gòu)造形式也是很關(guān)鍵的因素。防止鋼筋銹蝕必須從保護(hù)鋼筋的鈍化膜出發(fā)，要設(shè)法保護(hù)鋼筋周圍混凝土的堿性環(huán)境，提高混凝土的密實度，采用合適的混凝土保護(hù)層厚度，保證施工質(zhì)量，選用恰當(dāng)?shù)匿摻顦?gòu)造。

　　荷載累積損傷在鋼筋銹蝕的情況下，鋼筋斷面減少和坑蝕引起的應(yīng)力集中使其抗效勞能力下降，荷載下累積損傷也嚴(yán)重地影響橋梁的安全使用和耐久性。