某盐碱地环境桥梁下部结构耐久性设计.pdf
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1、文章编号:()收稿日期:作者简介:刘振楠()男天津人高级工程师主要从事桥梁、路基施工与管理方面的工作:.引文格式:刘振楠.某盐碱地环境桥梁下部结构耐久性设计.铁道建筑技术():.某盐碱地环境桥梁下部结构耐久性设计刘振楠(中铁十八局集团第五工程有限公司 天津)摘 要:盐碱地环境是陆地上对钢筋混凝土结构最不利环境之一 本文介绍盐碱地环境下某钢筋混凝土桥梁下部结构耐久性保障和提升措施通过引入无机防腐剂、引气剂并降低水胶比提高混凝土强度以提升混凝土结构自身的抗硫酸盐腐蚀性能通过采用耐蚀钢筋、新型有机阻锈剂、透水模板衬里、硅烷浸渍表面憎水处理和纤维增强地聚物防护面层等强化措施全方位、多层次提升桥梁下部结
2、构耐久性关键词:盐碱地 耐久性设计 混凝土桥梁 下部结构中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:引言盐碱地区域的钢筋混凝土结构常常面临较为严重的腐蚀问题对工程建设造成巨大隐患 盐碱地土体和水体中一般含有较高浓度的氯离子和硫酸根离子等阴离子以及钾离子、钠离子、钙离子和镁离子等阳离子 氯离子侵入混凝土会破坏钢筋表层的钝化膜引起严重的锈蚀问题硫酸根离子则会与水泥水化产物发生化学反应生成膨胀性侵蚀产物导致混凝土结构出现开裂、脱落和强度降低现象镁离子则会与水泥水化产物反应生成氢氧化镁和没有胶结性能的水化硅酸镁凝胶 若存在干湿循环则有可能形成硫酸盐结晶侵蚀导致混凝土严重剥离从而引发钢筋锈蚀等一系列耐久
3、性问题并显著降低结构承载能力 为了满足改善民生、发展经济等需求不可避免地需要在盐碱地区域建设交通基础设施 只有采用充分的耐久性保障和提升措施并注意服役后的维护和维修才能确保工程达到设计使用年限 工程概况某大桥上部结构为钢 混凝土连续组合梁桥墩采用钢筋混凝土结构基础为钻孔灌注桩 该桥位于我国沿海地区桥址地下水位高含盐量大属滨海型盐碱地环境 常年平均气温为.最冷月为 月平均气温为.日温差大于 年均降水量 冬季常有大雪混凝土处于中度饱水状态 水体中硫酸根离子浓度为 /镁离子浓度为 /氯离子浓度为 /环境类别与作用等级根据公路工程混凝土结构耐久性设计规范(/)本工程混凝土下部结构包括桩基础、承台及桥墩
4、的一部分为化学腐蚀环境地表以上 范围内桥墩为盐结晶环境 地表附近混凝土长期铁道建筑技术 ()刘振楠:某盐碱地环境桥梁下部结构耐久性设计与水接触可能发生反复冻融破坏属冻融环境 具体环境作用划分见表 表 工程环境作用类别及作用等级构件类别环境因素作用等级桩基础其他氯化物环境化学腐蚀环境承台其他氯化物环境化学腐蚀环境桥墩冻融环境盐结晶环境化学腐蚀环境 耐久性设计.原材料选择由表 可知桩基础、承台及桥墩均处于极端严重的化学腐蚀环境中需首先从原材料角度提高混凝土自身抗硫酸盐和氯盐侵蚀能力水泥采用 .普通硅酸盐水泥比表面积为/铝酸三钙含量为.磨细矿渣为 级比表面积为 /为了增强在硫酸盐环境中的耐久性使用了
5、一种无机防腐剂该防腐剂由超细矿渣粉、石膏粉和硫铝酸盐水泥熟料组成其原料比表面积分别为 、和 /组成比例(质量比)为:砂采用细度模数.的普通河砂 粗骨料为 连续级配碎石 减水剂为聚羧酸高效碱水剂固含量 减水率 为了提高抗冻融能力桥墩混凝土中需加入引气剂采用以三萜皂甙为主要成分的液体 型引气剂固含量约为.配合比根据公路工程混凝土结构耐久性设计规范(/)结合表 所列环境作用等级桥梁下部结构混凝土最低强度等级为(由化学腐蚀环境和盐结晶环境决定)考虑到现有行业趋势和工程具体情况将桥墩和承台的混凝土强度等级定为 配合比见表 表 施工配合比/水泥矿渣砂石子无机防腐剂 引气剂减水剂水.引气剂用量为总胶凝材料质
6、量的.新拌混凝土实测含气量为.标养 后对试块开展力学性能和耐久性能测试结果见表 表 混凝土性能抗压强度/次干湿循环耐蚀系数氯离子扩散系数/(/)抗冻耐久性指数.注:耐久性试验按现行普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(/)规定的方法开展.保护层厚度东南大学杨永敢基于混凝土在硫酸盐侵蚀下的劣化机理和断裂力学分析提出一种混凝土寿命预测模型其混凝土的剥落厚度:()()式中:为硫酸盐侵蚀持续时间()为混凝土弹性模量()为 硫酸根反应生成钙矾石时所产生的膨胀体积(/)为外界硫酸根离子浓度(/)为单位体积混凝土所能消耗最大硫酸根的量(/)为与时间相关硫酸根扩散系数(/)为断面粗糙度 为混凝土断裂能(/
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