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混凝土橋梁建設(shè)中常出現(xiàn)的問題及應(yīng)對

2017-11-14 11:59:27 作者：本網(wǎng)整理來源：砼行路上分享至：

引言

近年來，我國橋梁建設(shè)進入了一個新的高潮，特別是隨著國際金融危機的爆發(fā)，我國制定了一系列的政策進行應(yīng)對，其中主要的一項便是加大基礎(chǔ)建設(shè)的投資力度。以天津濱海新區(qū)為例，目前每年高等級公路投資數(shù)百億人民幣，由于地處沿海地區(qū)，橋梁眾多，如海濱大道（天津段）全長94公里，橋梁接近50公里。筆者近年來一直為本地和河北的幾條高等級公路做技術(shù)顧問，深入一線，工作中發(fā)現(xiàn)存在很多問題，此處拋磚引玉，提出來與大家共同探討。

1 設(shè)計上的問題

設(shè)計是龍頭，施工、監(jiān)理的依據(jù)就是規(guī)范和設(shè)計要求，設(shè)計起著關(guān)鍵性的作用。目前國內(nèi)建設(shè)的現(xiàn)狀是工期緊，任務(wù)重，突擊建設(shè)。這導(dǎo)致設(shè)計人員整天忙于完成設(shè)計任務(wù)，無暇認真研究新規(guī)范，學(xué)習(xí)新技術(shù)、新材料，往往是工程設(shè)計圖基本照搬以前的設(shè)計，略作修改，而設(shè)計規(guī)范不斷更新，結(jié)果要么就是設(shè)計與現(xiàn)行規(guī)范不一致，要么就是從規(guī)范上照搬幾條，而不考慮結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境、氣候、技術(shù)水平現(xiàn)狀，讓后續(xù)的施工、監(jiān)理無所適從，從設(shè)計之初留下隱患。

比如《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）明確提出100年設(shè)計基準(zhǔn)期的要求，2006年《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B07-01-2006）頒布實施可以理解為規(guī)范JTG D62-2004的細化要求，從防腐規(guī)范上我們可以看出，不管在內(nèi)陸還是沿海、南方還是北方，盡管劣化模式不同，都必須考慮腐蝕因素。而一些設(shè)計單位，只簡單理解為沿海地區(qū)需要防腐，其他地區(qū)無需考慮。設(shè)計上幾乎不體現(xiàn)耐久性的要求。

另外，許多設(shè)計人員對基礎(chǔ)腐蝕作用，還在沿用三級防腐表示。對腐蝕性等級的劃分，標(biāo)準(zhǔn)GB50021和GB50046均規(guī)定為強、中、弱三級。腐蝕性等級的概念可理解為：等級為強時，材料腐蝕速度較快，基礎(chǔ)構(gòu)配件必須采取表面隔離性防護，防止與腐蝕介質(zhì)直接接觸；等級為中時，材料有一定的腐蝕，可采用提高構(gòu)配件自身質(zhì)量措施（如混凝土提高密實性，鋼筋加厚混凝土保護層，石砌體提高砂漿強度等級等）或采用簡單的表面防護；等級為弱時，材料腐蝕較慢，但還需采取一些措施，一般采用提高自身質(zhì)量即可。但這些要求還是定性的，已經(jīng)遠不能滿足橋梁耐久性的要求，在《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》已經(jīng)從定量角度規(guī)定的很清楚了。

筆者對耐久性一直很關(guān)注，近年來也經(jīng)常在設(shè)計單位進行技術(shù)交流，宣貫?zāi)途眯约夹g(shù)，嘗試與設(shè)計方在設(shè)計文件中一起對材料和防腐提出要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料設(shè)計很好的結(jié)合起來，針對具體工程編制專用技術(shù)指南，效果很好。

2原材料選用問題

2.1 骨料的問題

混凝土是土木工程應(yīng)用最廣泛的材料，而砂石則是混凝土中用量最大的材料，也最容易出現(xiàn)問題。工程上，石料常常選用“連續(xù)級配”，但實際上，所謂的連續(xù)級配往是在石料廠大小石子隨意一摻，質(zhì)量可想而知。而且這樣的石料運到攪拌站，一卸料就離析，造成混凝土質(zhì)量極不穩(wěn)定。應(yīng)采用不同粒徑的石料進行人工配制，實現(xiàn)連續(xù)級配，以保障混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定。

砂同樣存在很多問題，比如有些攪拌站，對于含石量很高的砂，要么就是不扣除卵石量，直接結(jié)果就是砂率變小，混凝土和易性變差；要么就是將卵石充抵一部分碎石，結(jié)果是造成混凝土強度降低，正確的做法是要過篩。

有資料表明，同樣的配比，良好的級配與不良級配，工作性相差非常大，強度可以差10MPa，足見級配的重要性。我國以前的規(guī)范都使用圓孔篩，而國際上一些先進國家，如美國、日本、英國、歐盟等的骨料試驗均采用方孔篩。為繼續(xù)沿用原來的研究成果，我國采用方孔篩對應(yīng)圓孔篩。表1為方孔篩和圓孔篩的對應(yīng)關(guān)系[1]。

而在《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTJ 058-2000），竟然發(fā)生了方孔13.2 mm對應(yīng)圓孔16.0 mm，16mm對應(yīng)19 mm 的錯誤。雖然此規(guī)范已經(jīng)廢止，但由于一些規(guī)范性的文件都以此為參考，使部分技術(shù)人員的工作受到影響。

2.2 膠凝材料的問題

水泥是混凝土中最關(guān)鍵的材料，直接影響著混凝土的各項性能。目前，工程界追求進度、追求強度的傾向依然很明顯，為了追求進度，追求早期強度，即便夏季施工，依然選用早強水泥，可以保障早期強度，可以7天甚至5天進行預(yù)應(yīng)力梁的張拉，但早強水泥塌損大，不利于施工，再好配比的混凝土，如果施工性能沒有，何談質(zhì)量？

摻合料在混凝土中的作用至關(guān)重要，沒有摻合料無從談起高性能混凝土。很多地方對摻合料的認識依然很有限，認為摻合料不能替代水泥，極大限制了混凝土技術(shù)的進步。有些地方盲目迷信硅粉，連樁基里都加，結(jié)果導(dǎo)致操控困難、塌損嚴重、結(jié)構(gòu)開裂。摻加硅粉是有很多要求的，而很多施工人員卻并未了解，而且橋梁結(jié)構(gòu)摻加硅粉的必要性并不很大，應(yīng)該慎用！

2.3 外加劑的問題

外加劑的使用是混凝土技術(shù)的一大進步，外加劑的摻用對混凝土的性能提高起到了關(guān)鍵作用。但是，錯誤地使用外加劑不僅起不到應(yīng)有的效果，反而適得其反。沿海地區(qū)結(jié)構(gòu)特別重視混凝土和鋼筋的防腐，大規(guī)模使用阻銹劑，甚至連樁基、承臺也用上了。眾所周知，鋼筋的銹蝕必須具備以下幾個條件：存在電解質(zhì)、氧氣和電位差，三者缺一不可。而樁基和承臺處于地面以下，氧氣的供應(yīng)極其有限，特別是在沿海地區(qū)的軟泥環(huán)境，滲透系數(shù)極低，氧氣和鹽分供應(yīng)量極低，基本不存在銹蝕隱患。浙江大學(xué)作過專門檢測，也證實了以上觀點[2]。另外，目前的阻銹劑大多是亞硝酸鈣，也有用亞硝酸鈉的，亞硝酸鈉會誘發(fā)堿集料反應(yīng)，不能用。而亞硝酸鈣也是早強劑的主要組分，鈣離子具有促凝作用，會加快混凝土塌落度的損失，對樁基混凝土，一旦塌損過大，將造成重大的經(jīng)濟損失。

3 施工養(yǎng)護過程的問題

3.1配合比的設(shè)計與調(diào)整

常規(guī)的混凝土配合比設(shè)計一般參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，根據(jù)強度定水膠比，根據(jù)工作性定用水量，再根據(jù)減水劑的減水率扣除部分用水，然后定摻和料取代量，接著按部就班定其余材料用量，最后在上下浮動水膠比固定用水量做對比配比，建筑工地基本都這樣做。這樣的配比還是基于強度來設(shè)計的，但由于現(xiàn)行規(guī)范要求混凝土按耐久性設(shè)計，強度只作為其中一個指標(biāo)，配比必須由專門的檢測或研究機構(gòu)確定。有些業(yè)主和監(jiān)理很迷信檢測或科研單位，明確要求批復(fù)的配合比不能改動，要嚴格遵守，結(jié)果導(dǎo)致現(xiàn)場混凝土性能出現(xiàn)不穩(wěn)定性。混凝土原材料是不斷變化的、環(huán)境也是不斷變化的，配比相應(yīng)調(diào)整是必須的，但要掌握一定的原則，比如征得原配比設(shè)計單位和監(jiān)理同意，比如維持水膠比不變，可適當(dāng)調(diào)整砂率和外加劑用量，問題得到很好的解決。

3.2 塌落度的控制

施工中混凝土塌落度的選用也是常出現(xiàn)的問題，對結(jié)構(gòu)質(zhì)量而言，在保障能順利施工的前提下，塌落度越小越好，如不能保障施工，就無從談起質(zhì)量和耐久性。以樁為例，施工人員總要求流動性越大越好，樁的強度一般不高，粉料用量不會太多，塌落度太大很容易離析，造成骨料與漿體的分離，斷樁、廢樁屢屢發(fā)生。而對于預(yù)制箱梁，往往走向另一個極端。很多地方要求塌落度在9-12cm，這是很多年前的要求，現(xiàn)在已經(jīng)不合適了。原因是什么？以前的混凝土是不用外加劑的，工作性能只能靠水來調(diào)節(jié)，塌落度大意味著用水量大，振搗就容易離析，因而塌落度不能太大，另外，早期的橋梁荷載等級低，跨徑小，含鋼量小，鋼筋間距能滿足這樣的混凝土澆筑。但現(xiàn)在不同了，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，外加劑的出現(xiàn)使混凝土即便大塌落度也不容易離析，隨著梁的跨徑越來越大、荷載等級越來越高，梁體含鋼量越來越大導(dǎo)致鋼筋間距很小，再加上采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，沿橋向幾道波紋管的存在使混凝土的澆注就更加困難，還要求小塌落度，很難施工，特別是應(yīng)用外加劑后，粘稠度增加又增加了施工難度，建議采取的措施是保障用水量不變，通過外加劑適當(dāng)增加塌落度，16-18cm是一個比較好操作同時保障質(zhì)量的要求。

3.3混凝土的養(yǎng)護

對現(xiàn)在的高性能混凝土，養(yǎng)護至關(guān)重要。筆者在長年的技術(shù)工作中，一直很注意在各地調(diào)研當(dāng)?shù)鼗炷翗蛄旱哪途眯誀顩r，結(jié)果發(fā)現(xiàn)天津本地的橋梁墩柱與相同環(huán)境下周邊地區(qū)相比腐蝕較嚴重，這是由于天津本地橋梁混凝土用摻合料，而周邊地區(qū)一直限用摻合料，但施工過程控制是一樣的，基本24小時拆模。相對而言，現(xiàn)在的混凝土摻用了大量的摻合料，對養(yǎng)護要求就更高，因為摻合料的活性需要一段時間的激發(fā)，養(yǎng)護不好，強度和耐久性都無從談起，而不用摻合料的混凝土強度增長較快，同樣粗放施工養(yǎng)護敏感性差一些，這并不是說不用摻合料好，而是對摻入摻合料的混凝土一定要注意養(yǎng)護，這是業(yè)內(nèi)的共識，但也容易被忽略，畢竟施工人員并不是這方面的專家。

另一個很容易被忽略的是橋面板、路面的養(yǎng)護。冬夏季施工最容易出現(xiàn)的問題就是養(yǎng)護不到位。冬季施工，溫度低，混凝土強度增長較慢，而且冬季往往風(fēng)速大、空氣干燥，混凝土表面失水快，失水結(jié)成硬殼并產(chǎn)生很多細裂紋。夏季施工也有類似現(xiàn)象，夏季使用過多的緩凝劑，混凝土表面硬化慢，同樣不重視養(yǎng)護，失水形成硬殼，內(nèi)部還是軟的，表面開列逐步形成通裂。天津某高速橋現(xiàn)澆梁，就因為橋面板沒養(yǎng)護好形成很多細裂紋，部分形成通裂，最后被全線通報，鑿除了，直接加間接經(jīng)濟損失2000多萬元。

4 結(jié)語

文章最后，筆者還必須強調(diào)：設(shè)計、施工、養(yǎng)護等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差都會影響結(jié)構(gòu)的性能，因此需要加強培訓(xùn)和現(xiàn)場指導(dǎo)，從各個環(huán)節(jié)保證混凝土的施工和結(jié)構(gòu)的耐久性能。

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