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混凝土橋梁建設中常出現的問題及應對

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

引言

近年來，我國橋梁建設進入了一個新的高潮，特別是隨著國際金融危機的爆發，我國制定了一系列的政策進行應對，其中主要的一項便是加大基礎建設的投資力度。以天津濱海新區為例，目前每年高等級公路投資數百億人民幣，由于地處沿海地區，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顧問，深入一線，工作中發現存在很多問題，此處拋磚引玉，提出來與大家共同探討。

1 設計上的問題

設計是龍頭，施工、監理的依據就是規范和設計要求，設計起著關鍵性的作用。目前國內建設的現狀是工期緊，任務重，突擊建設。這導致設計人員整天忙于完成設計任務，無暇認真研究新規范，學習新技術、新材料，往往是工程設計圖基本照搬以前的設計，略作修改，而設計規范不斷更新，結果要么就是設計與現行規范不一致，要么就是從規范上照搬幾條，而不考慮結構所處的環境、氣候、技術水平現狀，讓后續的施工、監理無所適從，從設計之初留下隱患。

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

另外，許多設計人員對基礎腐蝕作用，還在沿用三級防腐表示。對腐蝕性等級的劃分，標準GB50021和GB50046均規定為強、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，基礎構配件必須采取表面隔離性防護，防止與腐蝕介質直接接觸；等級為中時，材料有一定的腐蝕，可采用提高構配件自身質量措施（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量即可。但這些要求還是定性的，已經遠不能滿足橋梁耐久性的要求，在《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》已經從定量角度規定的很清楚了。

筆者對耐久性一直很關注，近年來也經常在設計單位進行技術交流，宣貫耐久性技術，嘗試與設計方在設計文件中一起對材料和防腐提出要求，結構設計與材料設計很好的結合起來，針對具體工程編制專用技術指南，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，也最容易出現問題。工程上，石料常常選用“連續級配”，但實際上，所謂的連續級配往是在石料廠大小石子隨意一摻，質量可想而知。而且這樣的石料運到攪拌站，一卸料就離析，造成混凝土質量極不穩定。應采用不同粒徑的石料進行人工配制，實現連續級配，以保障混凝土的質量穩定。

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。為繼續沿用原來的研究成果，我國采用方孔篩對應圓孔篩。表1為方孔篩和圓孔篩的對應關系[1]。

而在《公路工程集料試驗規程》（JTJ 058-2000），竟然發生了方孔13.2 mm對應圓孔16.0 mm，16mm對應19 mm 的錯誤。雖然此規范已經廢止，但由于一些規范性的文件都以此為參考，使部分技術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天進行預應力梁的張拉，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，何談質量？

摻合料在混凝土中的作用至關重要，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的進步。有些地方盲目迷信硅粉，連樁基里都加，結果導致操控困難、塌損嚴重、結構開裂。摻加硅粉是有很多要求的，而很多施工人員卻并未了解，而且橋梁結構摻加硅粉的必要性并不很大，應該慎用！

2.3 外加劑的問題

外加劑的使用是混凝土技術的一大進步，外加劑的摻用對混凝土的性能提高起到了關鍵作用。但是，錯誤地使用外加劑不僅起不到應有的效果，反而適得其反。沿海地區結構特別重視混凝土和鋼筋的防腐，大規模使用阻銹劑，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、氧氣和電位差，三者缺一不可。而樁基和承臺處于地面以下，氧氣的供應極其有限，特別是在沿海地區的軟泥環境，滲透系數極低，氧氣和鹽分供應量極低，基本不存在銹蝕隱患。浙江大學作過專門檢測，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，亞硝酸鈉會誘發堿集料反應，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，將造成重大的經濟損失。

3 施工養護過程的問題

3.1配合比的設計與調整

常規的混凝土配合比設計一般參照《普通混凝土配合比設計規程》，根據強度定水膠比，根據工作性定用水量，再根據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計的，但由于現行規范要求混凝土按耐久性設計，強度只作為其中一個指標，配比必須由專門的檢測或研究機構確定。有些業主和監理很迷信檢測或科研單位，明確要求批復的配合比不能改動，要嚴格遵守，結果導致現場混凝土性能出現不穩定性。混凝土原材料是不斷變化的、環境也是不斷變化的，配比相應調整是必須的，但要掌握一定的原則，比如征得原配比設計單位和監理同意，比如維持水膠比不變，可適當調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的問題，對結構質量而言，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、廢樁屢屢發生。而對于預制箱梁，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，現在已經不合適了。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節，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。但現在不同了，隨著材料科學的發展，外加劑的出現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致鋼筋間距很小，再加上采用預應力技術，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，通過外加劑適當增加塌落度，16-18cm是一個比較好操作同時保障質量的要求。

3.3混凝土的養護

對現在的高性能混凝土，養護至關重要。筆者在長年的技術工作中，一直很注意在各地調研當地混凝土橋梁的耐久性狀況，結果發現天津本地的橋梁墩柱與相同環境下周邊地區相比腐蝕較嚴重，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，現在的混凝土摻用了大量的摻合料，對養護要求就更高，因為摻合料的活性需要一段時間的激發，養護不好，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護，這是業內的共識，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、路面的養護。冬夏季施工最容易出現的問題就是養護不到位。冬季施工，溫度低，混凝土強度增長較慢，而且冬季往往風速大、空氣干燥，混凝土表面失水快，失水結成硬殼并產生很多細裂紋。夏季施工也有類似現象，夏季使用過多的緩凝劑，混凝土表面硬化慢，同樣不重視養護，失水形成硬殼，內部還是軟的，表面開列逐步形成通裂。天津某高速橋現澆梁，就因為橋面板沒養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，直接加間接經濟損失2000多萬元。

4 結語

文章最后，筆者還必須強調：設計、施工、養護等任何一個環節出現偏差都會影響結構的性能，因此需要加強培訓和現場指導，從各個環節保證混凝土的施工和結構的耐久性能。

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責任編輯：殷鵬飛

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