提高高寒地区桥梁混凝土结构耐久性的设计技术探讨_张华

提高高寒地区桥梁混凝土结构 耐久性的设计技术探讨 

张 华

（北新土木建设工程有限公司 乌鲁木齐 830000）

中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2016）09-0033-01

摘要：随着社会经济的不断发展与进步，交通运输也越来越发达，铁路运输的需求量也随之增大，高寒地区铁路的发展也比较迅速，铁路桥梁建设也面临着严峻的考验，如何提高高寒地区铁路桥梁的耐久性已经成为一项重要的施工课题，无论是铁路桥梁的设计者还是施工人员，已经开始研究混凝土结构的耐久性，并且取得了一定的成绩。本篇论文先介绍高寒地区铁路桥梁混凝土的原材料要求，再说明配合比设计，针对混凝土构造设计要求进行详细的讨论，最后说明混凝土保护层的厚度，提供一些参考性内容。

关键词：高寒地区；铁路桥梁；混凝土结构；耐久性；设计技术

引言：铁路桥梁混凝土的耐久性是指在进行铁路桥梁设计中预定铁路桥梁结构的使用寿命，在正常的运输环境中，可以长期保持稳定安全运行，而不需要进行大型的加固或维修，也就是在铁路桥梁的使用中没有发生严重的坍塌、风化、脱落、钢筋没有腐蚀的情况。一般情况下，铁路桥梁的使用寿命要求一百年以上，所以需要增强混凝土的耐久性，这样才能保证铁路桥梁运输的安全性，并且延长使用寿命，降低了大量的维修成本。

强度。

适当引气：为了缓解抗冻融对混凝土的破坏力，可以采用引气来改善。为了达到引气的最佳状态，在引气时要注意气泡间的距离系数，使混凝土的浆体中气泡能够均匀分布，避免结冰时压力过大而破坏混凝土的结构。另外，需要注意的是，引气会影响混凝土的刚度与强度，所以需要注意气泡的引入量，避免出现气泡引入过多的现象。

一、原材料要求

混凝土原材料主要包括水泥、骨料、掺合料以及其他材料的拌和用水、外加剂、外加纤维等。

原材料水泥的要求：应该选择品质比较稳定的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，硅酸盐类的水泥耐久性比较强，强度为42.5。如果混凝土中含有硫酸盐等化学腐蚀介质，这种情况下选择胶凝材料不适合单独使用普通硅酸盐水泥，要使用具有抗硫酸性能的硅酸盐类水泥，同时还需要加入大量的掺合料。为了加强混凝土结构的抗裂性能和稳定性，在使用时要注意硅酸盐类水泥内的铝酸三钙的含量，要求是不能超过8%，游离氧化钙不能超过1.5%，总含碱量不超过3.5kg/m，同时也要注意水泥中氯离子的含量。

原材料骨料的要求：混凝土的耐久性与骨料有很大的关系，配制高寒地区铁路桥梁混凝土的细集料，需要选择坚固性强、性能优质的中粗砂，含量的掌握可以按照现行的“公路工程集料试验规程”操作。配制粗集料选择含泥量小、坚硬耐久，不能大于四十毫米的碎石、卵石，按照相关规定进行配制，岩石抗压强度与混凝土强度的比例大于等于1.5.其它技术指标要符合“铁路混凝土工程预防碱一骨料反应技术条件”的规定。如果施工路段气候温差与日夜温差较大，需要选用线胀系数小的粗骨料，这样才能增强混凝土的抗裂性。

原材料掺合料的要求：提高高寒地区铁路桥梁混凝土的耐久性，在选择掺合料时要注意品质比较均匀稳定、来源固定的优质粉煤灰、磨细矿渣、和硅灰。掺合料的掺量要根据高寒地区混凝土的特点而定。同时需要注意的是，掺合料不能含有放射性物质、有毒物质、破坏混凝土结构的物质，所选用的掺合料必须要出检验合格证明。

原材料其他材料的要求：拌和用水不能含有有害杂质或者糖类、油脂类的物质；外加剂要选择早强、耐腐蚀，并且性能比较高的混凝土外加剂；外加纤维要选择多元矿物和聚丙烯纤维综合复掺的，可以提高抗硫酸盐侵蚀性能和抗干湿循环性能，从而提高混凝土的耐久性。

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三、构造设计要求

在进行高寒地区铁路桥梁建设时，首先要选择桥梁体系与布置孔跨。在勘察、设计阶段要根据施工沿线的特点，减少对施工路段周边环境的影响，比如水土干扰、维持冻土结构，相同路段桥梁的结构与材质要尽量统一，设计时要选择变形能力较强的结构，比如钢筋混凝土箱梁、钢筋混凝土板桥等，都适合高寒地区。其次，要注意高寒地区桥梁基础的选择。由于高寒地区季节冻融较大，使桥基础容易出现上拨、下沉的现象，不能使用浅基础轻型墩台的结构，要采用轻型桥墩，比如，双柱式墩等，缩小体积，避免对周边环境产生较大的影响。最后，要注意桥梁构件的传力路径，要保持应力均匀流畅，使桥梁的整体结构保持一定的连续性。另外，为了降低建设后期的维修成本，一些桥梁的构件使用寿命较短，需要定期更换或者维修，在日常要加强维护，发现问题及时处理，延长铁路桥梁的使用寿命。

四、混凝土保护层厚度

我国现在已经改进了混凝土最小保护层的厚度，根据施工环境而划分不同的等级要求，对于施工环境比较恶劣的情况下，对最小保护层的厚度要求相对较低。综合考虑高寒地区铁路桥梁混凝土的耐久要求，最小保护层的厚度应该达到以下的要求：混凝土保护层的厚度要根据设计使用的年限而不同，同时，设计人员在设计图纸时，所标明的保护层厚度值应考虑到施工允许存在的公差值，并且，从箍筋的外表面计算，这样可以避免箍筋年久锈蚀。另外，要对预应力钢筋锈蚀的危害性引起足够的重视，先张法的保护层厚度不能低于三十毫米，后张法预应力构件保护层厚度不能低于管道的直径，混凝土构件保护层的厚度要考虑高寒地区的特点，要比普通地区增加五到十毫米，如果施工环境属于干湿交替的情况下，不能低于五十毫米。

结语：总而言之，提高高寒地区铁路桥梁混凝土结构的耐久性，在选择原材料时就要注意选择含碱量较低的水泥，并且使用坚固耐久的洁净优质骨料，掺合料选择质量达到标准的粉煤灰、磨细矿渣、和硅灰，水胶材料要注意用量，适量引气，进一步提高高寒地区混凝土的耐久性。根据环境不同采用相应的设计方法，掌握好混凝土保护层厚度，从而保障高寒地区铁路桥梁的使用寿命。

参考文献

[1]鲁彩凤,耿欧,蒋建华.基于钢筋锈蚀混凝土耐久性使用寿命预计的评述[J].四川建筑科学研究.2010年03期

[2]马义春,刘振,朱晓明.浅析高寒地区旧桥加固中裂缝的处理[J].黑龙江交通科技.2010年11期

二、配合比设计

水灰比和胶凝材料：针对高寒地区铁路桥梁混凝土的研究，降低混凝土中水的含量可以减少混凝土受冻融的破坏。最大水胶比能够减少混凝土内的结冰水含量。现在一般采用外加剂和混合材料来达到减少结冰水的效果，比如矿渣水泥或者火山灰都能够改善孔结构，减少含水空隙，降低水含量。减少空隙的同时能够增加密实度，从而提高混凝土的耐久性。另外，为了提高高寒地区混凝土的耐久性，还要注意水灰比与水泥用量，根据设计要求的结构强度来保障混凝土的