桥梁混凝土结构耐久性影响因素及提升措施

引言

桥梁是交通基础设施的重要组成部分，其混凝土结构的耐久性直接关系到桥梁的使用寿命和运营安全。随着服役时间的增长，在各种因素的综合作用下，桥梁混凝土结构易出现裂缝、钢筋锈蚀、强度下降等问题，不仅增加了维护成本，还可能引发安全事故。

一、混凝土结构耐久性研究内容分析

混凝土结构耐久性研究涵盖多方面内容。从环境角度，探究温度、湿度、化学物质等对结构的作用机制及损伤规律；材料层面，分析水泥、集料、外加剂等对耐久性的影响，优化材料配比与性能。施工中，研究配合比设计、工艺规范及养护措施对耐久性的作用，减少施工缺陷。运营阶段，关注荷载作用、维护方式等带来的影响，建立监测与评估体系。探索新型材料应用、防护技术及修复方法，为提升结构耐久性提供理论与技术支持。

二、桥梁混凝土结构耐久性影响因素

2.1 环境因素

环境因素对桥梁混凝土结构耐久性影响。温度荷载问题，温度随时间呈现周期性的变化会使混凝土结构处于热胀冷缩的状态，这样会导致混凝土内部应力逐渐增大，出现裂缝。如果在温度经历急增急减的时候出现应力的现象，混凝土中应力更大，从而导致裂缝的延伸，使混凝土对有害物质的抵抗能力降低，在外界有害物质的诱导下引起裂缝的延伸。湿度荷载问题，当湿度达到一定范围时，混凝土所处的环境为相对封闭的半湿状态，在高温状态下混凝土表层的部分钢筋会暴露在空气中，时间久了，会产生裂缝，部分混凝土表层的水泥浆体已经失去强度，降低了桥梁混凝土结构的整体性。化学环境荷载问题，由工业生产所产生的有毒废气中含有硫化氢、NOX 等有害物质，会与空气中的部分水分接触产生酸雨，随之在地面上漫流的过程中渗透到混凝土的内部与混凝土中的水化产物产生化学反应，会使混凝土处于不正常的碱性环境中，使原本混凝土中酸性的环境转变成碱性环境，进而导致钢筋锈蚀，并使桥梁混凝土结构的破坏程度加剧。

2.2 材料因素

混凝土外加剂的不合理使用会损害混凝土的耐久性。不合理使用外加剂的典型问题如减水剂的种类，在低温天气使用没有抗冻能力的减水剂会使混凝土冻胀破坏，混凝土内外相异的特性导致低温环境使混凝土内部水化热集中释放导致温度裂缝，使用了过多的早强剂的过量添加会导致混凝土内部的温度热能集中释放而导致产生温度裂缝，过少的减水剂使用得不到预期的减水效果导致混凝土的水胶比偏大导致混凝土的密实度不足，抗渗能力、抗侵蚀能力降低。外加剂和其他材料的相容性不好，有些减水剂减水剂与水泥中的某些组分发生负面作用导致混凝土出现异常凝结、泌水、出大颗粒、起泡，混凝土的匀质性和致密度受到影响。

2.3 施工因素

配合比设计合理性关乎着混凝土的耐久性问题，若水泥用量不足，混凝土强度和密实度就会受到影响，导致混凝土抗渗性及抗裂性变差；而水泥用量偏多易使混凝土的水化热偏大，混凝土易出现温度裂缝。水胶比是一项重要指标，其过大混凝土游离水分增多，硬化后孔隙率高，对外界有害物质敏感；而水胶比过小则会造成混凝土的流动性差，在振捣过程中易导致混凝土施工困难，且混凝土内部不密实、抗拉强度、抗渗能力差异较大。施工工艺是否规范也会影响着混凝土的质量，搅拌过程中原材料计量错误或者搅拌时间不够会使混凝土的均一性变差，导致混凝土的强度、耐久性差别较大；而运输过程中出现的离析现象，如果没有进行处理也会对混凝土性能造成较大影响，混凝土各部位抗压强度差异明显、混凝土在薄弱点出现问题。在浇筑中混凝土如果未分层浇筑或没有充分振捣，内部气孔、空穴会导致混凝土抗渗性能变差。

2.4 运营维护因素

车辆活载的长期反复作用是造成桥梁混凝土结构疲劳损伤的重要因素。重载车辆的频繁运行使混凝土结构产生较大的弯曲、剪切应力，在应力集中区域，如梁体支座附近、跨中位置易产生一些细小的裂缝，随着荷载循环次数的增加而逐渐发展扩大，结构承载力降低。冲击荷载的作用更为严重，由于车辆制动、启动所造成的冲击作用会使混凝土结构产生瞬时应力峰值而加速裂缝的形成与发展。运营期间对混凝土结构的不适当维护加速混凝土结构的恶化。由于缺少经常性的检查，对已有的裂缝、混凝土表层的剥落等情况不能及时进行有效的养护，这些缺陷会逐渐扩大，外界水分、有害物质等不断侵蚀进去，进一步加剧了结构的损伤。对于已存在的缺陷，维修不妥也会使修补部位的混凝土结构再度开裂乃至发生新的缺陷。

三、桥梁混凝土结构耐久性提升措施

3.1 针对环境因素的提升措施

针对环境作用，可以在混凝土结构表面涂抹高性能的防护涂层，例如环氧涂层或氟碳涂层，形成物理隔断，降低温度变化和湿度变化及紫外线对混凝土直接作用的影响，必要时在温度作用剧烈的部位设置伸缩缝、温度缝，释放温度作用力，防止出现温度开裂；针对化学腐蚀环境，采用抗渗性能较强的混凝土配合比，加入硅灰等矿渣，增强密实性；对于盐碱环境，在结构表面设置隔离层，防止氯离子、硫酸盐等侵蚀，同时对结构进行防腐涂装的不定期维护。

3.2 针对材料因素的提升措施

严禁使用劣质外加剂，按工程环境和混凝土性能选定外加剂，选择防冻剂，如采用低温期拌合混凝土时采用引气型防冻剂，保证与混凝土原材料中的水泥、集料相适应。混凝土外加剂进场前应做适应性试验，合理确定外加剂掺量，切忌因掺量失度产生负效应、制约混凝土抗冻性能。合理搭配混凝土原材料，选用低水化热水泥，控制集料含泥量和有害物质，掺粉煤灰、矿渣等掺合料优化混凝土微观组成结构，提高混凝土结构的抗裂性、耐侵蚀性，从混凝土原材料处提升混凝土结构的耐久性能。

3.3 针对施工因素的提升措施

在施工过程中优化混凝土的配合比设计，控制水胶比和水泥用量，通过实验得到最合理的配比，保证混凝土的密实度；加强施工工艺，水泥混凝土的搅拌要保证原材料计量准确，搅拌均匀，水泥混凝土运输时要防止水泥混凝土离析的现象，当浇筑时分层振捣密实，防止出现气孔或空洞现象；对混凝土加强养护，浇筑混凝土后要及时保湿覆盖，根据施工时环境温度调整养护时长，保证水泥充分水化，避免出现干缩裂缝，进而达到混凝土强度及耐久性的要求。

3.4 针对运营维护因素的提升措施

运营过程中需要禁止超载车辆通行，配置称重检测设备，防止结构受到过大荷载的作用，导致疲劳损伤；建立定期检查制度，通过无损检测方法及时发现小裂缝、微损伤情况，及时对病害部位进行修复，对于原混凝土修补时选取相容性良好的修补材料，做好修补工作；及时清理排水系统中的积水情况，保持排水畅通，防止长时间积水渗透结构；钢筋锈蚀部位及时清除锈蚀后进行防腐，严重部位需要更换受损钢筋，提升结构使用寿命。

结语

桥梁混凝土结构耐久性受环境、材料、施工及运营维护多因素影响。通过针对性措施，如环境防护、材料优化、规范施工及强化运维，可有效提升耐久性。未来需持续探索新技术与材料，完善全生命周期管控，为桥梁安全长效运营提供坚实保障，助力交通基础设施可持续发展。

参考文献

[1] 王凯 . 影响桥梁混凝土结构耐久性的因素及设计优化研究 [J]. 运输经理世界 ,2024,(07):74-76.

[2] 张清海 . 影响桥梁混凝土结构耐久性的因素及设计优化 [J]. 工程建设与设计 ,2023,(10):67-69.