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混凝土桥梁耐久性研究 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：混凝土桥梁耐久性研究学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 年 级： 年 秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日I内容摘要结合现代环境中的混凝土桥梁的耐久性研究的最新发展，首先介绍了混凝土结构破坏机理，其次结合工程实际讨论了耐久性设计中的关键问题，包括耐久性区段划分、保护层厚度、高性能混凝土、施工质量控制、耐久性措施、健康监测等。关键词：混凝土桥梁；耐久性设计；高性能混凝土目 录内容摘要1引 言41 绪论51.1 混凝土耐久性的概念51.2 混凝土耐久性对桥梁结构的重要性51.3 本文主要研究内容及意义52.1混凝土冻融循环72.2.1影响因素72.1.2 破坏机理72.2 混凝土碳化82.2.1 影响因素82.2.2 破坏机理82.3 混凝土渗透破坏102.3.1 影响因素102.3.2 破坏机理102.4 碱骨料反应102.4.1 影响因素102.4.2 破坏机理112.5 钢筋锈蚀112.5.1 影响因素112.5.2 破坏机理122.6 化学侵蚀122.6.1 影响因素122.6.1 破坏机理123 混凝土桥梁耐久性改善措施143.1 选材方面143.2 结构设计方面143.3 施工方面154 案例分析164.1 工程概况164.2 存在问题164.3 改善措施174 结论与建议18参考文献19引 言近年来，随着国民经济的迅速发展，我国为拉动内需，实行积极的财政政策，加大公路铁路等基础设施投资，桥梁工程建设随之迈入了飞速发展时期。其特点是投资大，施工周期长，影响因素多，但对拉动国民经济、整合社会资源、促进地方经济发展具有显著效益，因而工程建设质量和使用寿命直接关系到国计民生和社会发展。钢筋混凝土桥梁属于露天工程，直接受周围复杂环境的作用。混凝土的碳化、盐渍土中混凝土知道氯盐、硫酸盐侵蚀以及水流的冲刷，机械的碰撞等物理化学作用给钢筋混凝土桥梁带来严重的耐久性问题。长期以来，人们主要把精力集中在提高混凝土的强度上，忽视了其耐久性的要求，致使相当一部分桥梁结构物因材质劣化造成过早失效以致发生破坏崩塌事故。调查结果分析表明：其原因除了设计施工质量的问题外，另一主要原因是对海水腐蚀印发混凝土劣化、钢筋锈蚀的严重性认识不足，防护措施不得力，原材料的技术指标控制、配合比设计不合理等，都大大降低了钢筋混凝土桥梁的使用性能和寿命。因此，对钢筋混凝土的耐久性研究就显得尤为重要。本文结合沿海地区实际地理、气候环境，在对已损坏桥梁进行破坏原因和机理分析的基础上，找出影响桥梁耐久性的关键因素，通过优选原材料、优化混凝土配合比、掺加矿物掺和料等手段，配制高性能混凝土，对提高沿海地区钢筋混凝土桥梁耐久性进行了研究和分析，并做出结论和建议，未同类工程提出建议，以供参考。 1 绪论1.1 混凝土耐久性的概念 混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土耐久性是指在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。1.2 混凝土耐久性对桥梁结构的重要性 截止2010年底，我国公路上共查处危桥5176座，达186632延米，对他们进行改造加固利用则需要16.4亿元，近三年全国的危桥基本保持在一万余座，占永久性桥梁的3-4。桥梁运营过程中，由于频繁承载甚至超载，再加上自然因素（如雨、雪）的影响，以及交通事故等人为事端的侵袭，会造成桥梁损伤和局部破坏。随着使用年限的增加，桥梁的损伤种类和损伤部位会越来越多，其程度也会越来越严重。如果因设计和施工的原因，导致一座先天不足的桥梁，则运营中更会问题不断，难以维持正常使用状态。因此桥梁结构的耐久性问题和养护维修工作越来越显得重要。只有认真地、不断地对桥梁结构的病害进行养护才能保持桥梁的各组成部分处于健康状态，确保桥梁抵抗自然灾害的能力。在保证安全运营的同时，最大限度的实现和延长桥梁的设计和使用寿命。1.3 本文主要研究内容及意义本文的混凝土桥梁耐久性研究是从我国现有桥梁的实际情况出发，进行混凝土桥梁的耐久性的研究，通过对混凝土冻融循环、混凝土碳化、混凝土渗透破坏、碱骨料反应、钢筋锈蚀、化学侵蚀等方面的研究，提出提高混凝土桥梁耐久性的改良方案。结合实际案例对混凝土耐久性影响的各因素进行分析，一方面能对已有结构进行科学的耐久性评估和剩余寿命的预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面也可对待建工程项目进行耐久性的指导设计，揭示影响结构寿命的内部和外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量，确保混凝土结构生命全过程的正常工作。它既服务于既有结构维修加固的现实意义，又有知道拟建结构耐久性设计的理论意义；同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠理论也提供一定的理论价值。 2 混凝土桥梁耐久性分析2.1混凝土冻融循环2.2.1影响因素 1）平均气泡间距平均气泡间距越大，冻融过程中毛细孔中的静水压和渗透压越大，混凝土抗冻性越低。2）水灰比它的变化影响混凝土中可冻水的含量、平均气泡间距及混凝土的强度。水灰比越大，可冻水的含量越多，混凝土的结冰速度越快：气泡结构越差：平均气泡间距越大：混凝土强度越低，抗冻性越差。3）外加剂影响气泡间距的主要因素是含气量，混凝土中封闭空气泡除搅拌、振捣混入外，主要是引气剂等其他外加剂人为引入的。引入的空气泡越多，平均气泡间距越小，毛细孔中的静水压和渗透压越小，混凝土抗冻性越好。4）强度静水压和渗透压超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即产生冻融破坏。当含气量和平均气泡间距相同时，强度高的混凝土的抗冻性高于强度低的混凝土。5）骨料骨料的冻害机理可用静水压假设来解释。6）水泥品种和用量随水泥混合材掺入量的增加，混凝土的抗冻性越差。7）冻结温度和降温温度静水压力与结冰速度和降温速度成正比，孔隙水的冻结是随着大孔向小孔扩展。大孔冻结时结冰速度大，小孔冻结时结冰速度小，结冰速度随温度的降低而降低。2.1.2 破坏机理 混凝土的冻融破坏机理一般认为是由于冻结时，混凝土孔隙中水结冰，产生冻胀压力，并使水分迁移，而水在迁移过程中还产生液体压力，这种压力如果超过混凝土的抗拉强度，混凝土就产生劣化，出现局部开裂；而在融化时，水分进一步渗入孔隙中，如此循环，导致混凝土连续损伤。在混凝土中掺入引气剂，其所产生的无数微小的互不连续的气泡，可以容纳自由水的迁移，具有缓解冻融过程中产生膨胀压力和渗透压力的作用，可适当提高混凝土的抗冻性。 混凝土的冻融破坏是一个复杂的物理过程。当环境温度下降时，表面混凝土温度下降较快，内部混凝土温度降低较慢，因而在内外混凝土之间形成温度梯度。当环境温度低于0时，混凝土表面孔隙中的水开始结冰。孔隙中的水分将会逐步冻结，引起各种压力，当压力超过混凝土能承受的应力时，混凝土内部产生新的细微裂纹。当环境温度升高时，混凝土内孔隙水解冻，细小孔隙及新产生微细裂纹因毛细现象而吸水饱满，与其相连的孔隙也会吸收一部分水。冻融过程重复发生时，混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大、扩展并互相连通，使得新裂缝不断产生。冻融循环一段时间后，会发生由表及里的混凝土冻融破坏。混凝土冻融破坏机理在很大程度上指导了混凝土材料抗冻性的研究，对提高混凝土抗冻性能起到了重要作用。2.2 混凝土碳化2.2.1 影响因素影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影响较大的是水泥品种，因不同的水泥中所含硅酸钙和氯酸钙盐基性高低不同；其次，影响纪念堂碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎终止，所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因；再次，在渗透水经过的混凝土时，石灰的溶出速度还将决定于水中是否存在影响Ca（OH）2溶解度的物质，如水中含有Na2SO4及少量Mg2+时，石灰的溶解度就会增加，如水中含有Ca（HCO3）2的Mg（HCO3）2对抵抗溶出侵蚀则十分有利。因为它们在混凝土表面形成一种碳化保护层；另外，混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。2.2.2 破坏机理 拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.513.5.空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2进行中和反应。反应产物为CaCO3和H2O，CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。该反应式为：Ca（OH）2 CO2CaCO3 H2O反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2 和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液的PH值降为8.59.0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应，此时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca（OH）2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。碳化后的混凝土质地疏松，强度降低。最初的混凝土孔隙中充满了饱和Ca（OH）2溶液，它使钢筋表层发生初始的电化学腐蚀，该腐蚀物在钢筋表面形成一层致密的覆盖物，即Fe2O3和Fe3O4，这层覆盖物称为钝化膜，在高碱性环境中，即PH11.5时，它可以阻止钢筋被进一步腐蚀。当混凝土碳化深度超过保护层达到钢筋表面时，钢筋周围孔隙液的PH值降低到8.59.0，钝化膜被破坏，钢筋将完成电化学腐蚀，导致钢筋锈蚀。2Fe O22FeO FeO H2CO3FeCO3 H2O 4FeCO3 10H2O O24Fe（OH）3 4H2CO3钢筋一生锈，体积增大，破坏了混凝土覆盖层，沿钢筋产生裂缝。水、空气进入裂缝，加速了钢筋的锈蚀。当然，引起混凝土中钢筋锈蚀的因素不只是混凝土的碳化，其中氯化物就是一个非常重要的影响因素。事实上，氯化物引起的钢筋去钝化一般要比混凝土碳化引起的钢筋去钝化要严重得多。例如同样是C45级混凝土，如果钢筋去钝化时间都是50年，则在一般的碳化环境中，混凝土最小保护层厚度只要1cm，而在含氯化物的环境中，就至少要7cm.因此，在氯化物影响明显的工程（如海洋工程）中，在考虑混凝土碳化对钢筋锈蚀的影响时更要考虑到氯化物的影响。2.3 混凝土渗透破坏2.3.1 影响因素1.随着砼强度等级的提高，砼渗水高度呈降低趋势，砼的抗渗等级逐渐增加，反映了砼抗水渗透性随着砼的强度增加而提高；2.对于掺加矿物掺合料的砼，存在最佳掺量。在某一掺量之前，随着矿物掺合料的增加，抗水渗透性而提高，说明矿物掺合料最充分发挥了二次水化作用和微集料作用；但超过最佳掺量后，抗渗性能趋于下降。2.3.2 破坏机理当水与混凝土接触时，由于压力差和毛细孔的表面张力会使水向砼内部迁移，于是发生了渗透现象。混凝土的渗透性能主要取决于砼的孔隙率、孔结构及骨料的性能。虽然含有大小不同的孔隙和裂缝，但并非这些孔隙和裂缝均是渗水通道，抗渗性除了孔隙率之外还要看孔结构。2.4 碱骨料反应2.4.1 影响因素碱硅酸反应碱一硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸凝胶或称碱硅凝胶，其体积大于反应前的体积，且有很强的吸水性，吸水后进一步膨胀，引起混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展，使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂，严重的可导致混凝土结构崩溃。其反应机理如下：混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱集料发生反应：2NaOH+Si02-Na0SiH20，当KOH和NaOH浓度较低时，不足以引起混凝土的破坏，一般认为当含碱量小于0.6时，可不考虑碱骨料反应。碱一硅酸盐反应的机理与碱一硅酸反应的机理是一致的，只是反应速度比较缓慢。能与碱发生反应的溶性氧化硅矿物有蛋白石、玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺乏的石英以及微晶、隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于多种岩石中。因而迄今为止世界各国反应的碱骨料反应绝大数为碱硅酸反应。碱碳酸盐反应碱一碳酸盐反应引起的混凝土破坏，目前归结为白云石质石灰岩骨料脱白云石引起的体积膨胀。白云石质石灰集料在碱性溶液中发生的脱白云石反应如下：CoMg(O33)2+2NaOH-Mg(OH)2+CaCO3+maaCO3，式中，Na也可转换作K，这一反应不是发生在集料颗粒与水泥浆的表面，而是发生在集料颗粒的内部。这样水镁石Mg(0H)2晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土内部应力，导致混凝土开裂。2.4.2 破坏机理碱骨料反应的机理碱骨料反应是水泥(混凝土中)达到一定数量的可溶性碱性氧化物(如Na20、Kz0)与混凝土中某些含有活性矿物的骨料在有水分的条件下发生化学反应，生成的凝胶体体积膨胀，引起已硬化的混凝土开裂破坏。其中Na20、K2O属于强碱，是水泥炼烧过程中和水化过程中的产物，混凝土的总碱含量等于水泥碱含量、外加剂碱含量、掺合料碱含量以及拌合水碱含量之和。另外，碱溶性骨料分为两种，一种是硅酸类，指非结晶Si和结晶不完整的Si，具有碱活性的硅酸盐类岩石矿物有蛋白石、玉髓、火山玻璃体；另一类是碳酸盐类，指结晶小的泥灰石灰石、白云石等，具有碱活性的碳酸盐类岩石矿物是细小菱形白云石晶体。可见，促使这类反应发生必须具备三个条件：即在混凝土中同时存在活性矿物集料、碱性溶液(K0H、NaOH)和水。2.5 钢筋锈蚀2.5.1 影响因素混凝土不密实或有裂缝存在。混凝土密实不良和构件上产生的裂缝，往往是造成钢筋腐蚀的重要原因，尤其当水泥用量偏小，水灰比不当和振捣不良，或在混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等情况，都会加速钢筋的锈蚀。混凝土碳化、侵蚀气体和介质的侵入。碳化是介质与混凝土相互作用的一种很广泛的形式，最典型的例子是空气中的CO2渗入，与孔隙中的Ca(OH)2反应，生成CaCO3，使pH值下降。当pH值11.5时，钝化膜就开始不稳定;当pH值降低到9左右时，钢筋表面的钝化膜遭到破坏，钢筋开始腐蚀。混凝土中C1-含量对钢筋锈蚀的影响。一方面，C1-可能是随混凝土组成材料(水泥、砂、石、外加剂)进入的如在冬季施工，为提高混凝土抗冻性而掺入氯盐、海砂拌制混凝土等;另一方面，C1-是在混凝土硬化后经其孔隙由外界渗入的，如遭受海水侵蚀的海岸混凝土构筑物，冬季在混凝土路面上喷洒盐水防止路面冰冻，游泳池用氯气消毒等。与环境湿度密切相关。混凝土的碳化和钢筋腐蚀与环境湿度有直接关系。在十分潮湿的环境中，其空气相对湿度接近于100%时，混凝土孔隙中充满水分，阻碍了空气中的氧向钢筋表面扩散，二氧化碳也难以透入，所以，使钢筋难以腐蚀。2.5.2 破坏机理钢筋锈蚀的原因有两个方面：一是钢筋保护层的碳化，其碳化的原因是混凝土不密实，抗渗性能不足。硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氢氧化钙，故显碱性，pH值12，此时钢筋表面生成一层稳定、致密、钝化的保护膜，使钢筋不生锈。当不密实的混凝土置于空气中或含二氧化碳环境中时，由于二氧化碳的侵入，混凝土中的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙等物质，其碱性逐渐降低，甚至消失，称其为混凝土的碳化。当混凝土的pH值12时，钢筋的钝化膜就不稳定，当pH值n.5时，钢筋的钝化保护膜就遭破坏，钢筋的锈蚀便开始进行；二是氯离子的含量。据有关试验证明，即便是pH值较高的溶液（如pH值13），只要有46mg/L的氯离子含量，就足可以破坏钢筋的钝化膜，使钢筋失去钝化，在水和氧气的作用下导致钢筋锈蚀。2.6 化学侵蚀2.6.1 影响因素 当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时,混凝土便会遭受侵蚀,有软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸侵蚀、一般酸侵蚀与强碱侵蚀等。混凝土在海岸、海洋工程中的应用也很广,海水对混凝土的侵蚀作用除化学作用外,尚有反复干湿的物理作用,盐分在混凝土内的结晶与聚集、海浪的冲击磨损、海水中氯离子对混凝土内钢筋的锈蚀作用等,也都会使混凝土遭受破坏。混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征有关。密实和孔隙封闭的混凝土,环境水不易侵入,故其抗侵蚀性较强。所以,提高混凝土抗侵蚀性的措施,主要是合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土的密实度和改善孔结构。2.6.1 破坏机理常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏；研究表明，当水泥石中的氧化钙溶出5%时，强度下降7%，当溶出24%时，强度下降29%，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；而当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工厂；碳酸对混凝土的影响主要为：在溶淅水泥石的同时，破坏混凝土内的碱环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的致密度，造成对混凝土的侵蚀；硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成损坏；海水中由于存在多种离子，侵蚀形式较为复杂，但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解，同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙，会使海水侵蚀有所缓和。3 混凝土桥梁耐久性改善措施3.1 选材方面 1、预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。 2、避免或减轻碱集料反应。混凝土碱集料反应危害很大，一旦发生很难修复。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时，必须从配合比出发，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。此外，外加剂特别是早强剂带来高含量的碱，为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。 3、拌合及养护用水。混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。 3.2 结构设计方面1、 针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境(室内正常环境)，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝。当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性。 2、 防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4-8，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W/C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。3.3 施工方面1、加强施工管理。严格控制施工配合比，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。 2、掺入高效减水剂：在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。 3、掺入高效活性矿物掺料：普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203，它们能和波特兰水泥水化过程中生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反映，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。4 案例分析4.1 工程概况 东海大桥是我国第一座长距离跨海大桥，同时东海大桥是也是我国第一座真正意义上的外海大桥，是连接港区和大陆的集装箱物流输送动脉，对海上深水港的正常运转起到不可或缺的支撑保障作用。大桥全线长325公里，按双向6车道加紧急停车带的高速公路标准设计，桥宽315米，设计车速80公里小时。2005年底通车。在国内首次采用100 年设计基准期。根据工程调研和环境条件分析，影响东海大桥混凝土结构耐久性的首要因素是氯离子的渗透，根据具体情况，东海大桥采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案。对于墩桩、承台、主梁的防腐保护措施采取高性能混凝土+控制最外层钢筋的混凝土净保护层厚度等措施，混凝土外表面涂防水涂层，对某些部位还复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施4.2 存在问题1外观问题东海大桥自建成通车起，大桥桥面出现了为数较多的纵向裂缝、伸缩缝不断出现断裂的现象；而近期以来，大桥主梁结构发现了大量的纵向裂缝、而左幅14x30m联出现了非常严重的横向裂缝、最大裂缝宽度达到了075mm，35#跨4#梁出现断裂，情况十分危险。2006年3月湖南大学桥梁工程研究所对东海大桥进行的外观检测结果如下： 主梁结构检测问题： (1)裂缝出现的位置主要集中在每一幅的第3#梁第5#梁上； (2)20m跨出现的裂缝形式表现为纵向裂缝，没有发现横向裂缝。(3)30m跨均出现了纵向裂缝和横向裂缝，其中尤以横向裂缝最为严重，横向裂缝又都表现为空心板的横向贯穿裂缝，以左幅第四联最为严重，最大裂缝宽度为075Im， 35#跨的4#梁已经断裂。(4)50m跨出现一条纵向裂缝，裂缝出现在L3位置附近；没有出现横向裂缝。墩台帽梁检测问题：桥台裂缝主要分布在左幅桥和右幅桥的行车道与超车道相接处的附近，具有明显的特征。同时裂缝基本上全部贯穿了整个桥台帽梁，其宽度大部分在01mm015mm左右，个别裂缝宽度达到了O3mm，超过规范规定。桥墩多处出现竖向裂缝及细小横向裂缝，部分桥墩腐蚀严重，甚至出现混凝土剥落露筋现象。4.3 改善措施采取的耐久性防腐措施有：1、 PHC管桩采取高耐久性混凝土+桩身外包覆纤维增强复合材料的防腐方案。2、 钻孔灌注桩防腐保护采取提高混凝土密实性外加加大最外层钢筋的混凝土净保护层厚度等措施。3、 钢管桩采取牺牲阳极的阴极保护法+环氧重防护涂层+钢管桩富裕厚度+桩内混凝土填芯等防腐方案。4、 墩桩、承台、主梁的防腐保护措施采取高性能混凝土+控制最外层钢筋的混凝土净保护层厚度等措施，混凝土外表面涂防水涂层。5、 钢梁结构的防腐措施主要采用热喷AC铝合金+聚氨酯面漆。钢箱梁密封，内部设除湿装置。混凝土桥面板的防腐措施同混凝土主梁。结合界面的防腐措施，关键之一是提高混凝土板的抗裂、抗冲击能力；其二，改进结合面构造细节设计，采取辅助措施，确保结合部位的密封。4 结论与建议 混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题。同时也是影响工程使用寿命的主要问题，而影响混凝土耐久性的主要因素为：混凝土冻融破坏、渗透破坏、碱集料反应、混凝土碳化、钢筋锈蚀、侵蚀性介质腐蚀等。 如何提高混凝土结构耐久性是国内外研究的重要课题，具有重要意义。未来的混凝土结构将更多的采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料，具有较高的抗氯离子渗透性能的高性能混凝土；对混入型和渗入型氯离子进行有效防护的涂层钢筋、耐腐蚀钢筋；能有效地阻止钢筋腐蚀发生的钢筋阻锈剂。结构设计充分考虑环境温度、混凝土内应力、裂缝等各种可变因素对的影响。施工过程质量控制与评估将是重中之重。参考文献1 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）2钟铭，王海龙；混凝土结构裂缝问题的研究进展J；国防交通工程与技术；2003.(01)3 陈肇元；混凝土结构的耐久性设计方法J；建筑技术；2003.(05)4 穆祥纯；城市桥梁结构安全度和耐久性问题的研究J；城市道桥与防洪；2004.（2）5 彭栋木，章友俊；新桥梁规范下的桥梁结构耐久性设计J；市政技术；2006.（5）19