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  2. 海洋環境中橋梁混凝土結構的耐久性檢測評估
    2023-12-05 15:43:48 作者:趙尚傳 來源:腐蝕與防護 分享至:

     

     

     

     

     

    環境特點與耐久性現狀

     

     

     

     

     

    (一)海洋環境的特點   

     

    1. 腐蝕介質含量高

      ◇ 氯鹽:蝕鋼筋;

      ◇ 硫酸鹽、鎂鹽:腐蝕混凝土;

    2. 材質劣速度快
      ◇ 病害機理氯離子侵蝕誘發鋼筋銹蝕;硫酸鹽、鎂鹽腐蝕混凝土;

      ◇ 劣化特征:鋼筋銹蝕;混凝土結構表面疏松露骨、銹脹開裂;

      ◇ 同一混凝土橋梁,在相同使用年限內,海洋環境中氯離子誘發鋼筋銹蝕的可能性是一般大氣環境中混凝土碳化導致鋼筋銹蝕的幾百倍。

    3. 地域分布范圍廣
      ◇ 海岸線總長度達3.2萬公里,其中,大陸海岸線:北起鴨綠江口,南至北侖河口,長達1.8萬多公里。

      ◇ 海岸線附近1~2公里范圍內及近海海域基本上都屬于海洋環境。(山東海洋總體規劃區域)

    (二)耐久性現狀    

     

    1. 海洋環境中部分橋梁耐久性較差,年限不滿足要求

      ◇ 部分沿海橋梁,耐久年限非常短,通常在10~20年左右即出現鋼筋銹蝕現象;

      ◇ 遠低于設計使用年限要求;

    2. 氯離子侵蝕誘發鋼筋銹蝕是我國混凝土橋梁耐久性降低的主要病害類型

    3. 我國混凝土橋梁耐久性總體呈現階段性特點

      • 在上世紀90年代以前修建的橋梁:技術發展相對落后,沒有考慮結構耐久性問題,多數橋梁結構耐久性病害嚴重,已步入改造期。20余萬座。
      • 在1990-2000年之間修建的橋梁:無專門耐久性設計;混凝土材料已有很大發展;在嚴酷環境中橋梁的耐久性問題較為突出,部分橋梁壽命周期偏短。10余萬座。
      • 在2000年以后修建的橋梁:長大橋建設發展對耐久性重視程度增加,以及國外研究成果的引進,尤其2004年規范規定耐久性以后,耐久性明顯改善。60余萬座。

    我國公路橋梁總體耐久性良好,但也存在階段性特點和部分耐久性不足現象。橋梁耐久性問題需要引起重視。

    (三)耐久性不足的危害    

     

    1. 意大利莫蘭迪大橋垮塌

    2. 臺灣南方澳大橋垮塌

    耐久性是保障公路橋梁安全耐久使用的重要性能,是第一道屏障;

    海洋環境對橋梁混凝土結構和鋼結構都是一種惡劣的環境,在養護中應加以重視。

     

     

     

     

    外觀耐久狀態檢測

     

     

     

     

     

    (一)海洋環境中混凝土橋梁的典型耐久性病害   

     

     

    耐久性降低的表現形式

    ◇ 耐久性病害可以分為兩大類:可以目視發現不能發現的,這兩者都可以導致構件性能的保持能力降低,或者說,是性能保持能力降低的具體體現。

      • 目視可以發現的是外觀耐久狀態,分為兩種:

      1)一是耐久性降低導致結構構件表面發生明顯可視變化,即外觀劣化

      2)二是結構構件防護或保護措施不足在結構構件表面的表現,即質量缺陷

      • 目視不能發現的是結構或構件材質性能在環境作用下的潛在性能劣化,這需要通過檢測分析、預測保持結構或構件性能不降低的潛在性能劣化的時間。這個時間即為剩余耐久年限。

    (二)構建外觀耐久狀態檢測評定方法   

     

    1. 評定標準

      ◇ 外觀耐久狀態評定可分為外觀質量缺陷評定外觀劣化度評定

      ◇ 以兩者中差者等級作為外觀耐久狀態評定等級

    2. 檢測評定指標

      ◇ 混凝土構件外觀質量缺陷指標宜包括非銹蝕裂縫、蜂窩及麻面、孔洞

      ◇ 鋼筋銹蝕導致的外觀劣化度檢測指標宜包括銹蝕裂縫、剝落露筋和表面析出物

    3. 構件單元等級評定

      ◇ 構件評定單元的外觀耐久狀態等級:按評定單元外觀綜合分值評定

     

     

     

     

    剩余耐久年限預測

     

     

     

     

     

     

    (一)構件剩余耐久年限檢測評估思路   

     

    這是大家統一產生疑問和歧義的內容。焦點是怎樣驗證?預測人的壽命,難!

    估算思路:剩余耐久年限可采用劣化模型法時間外推法進行計算。

    原因:耐久性影響因素的復雜性和多樣性,研究成果的成熟度不一致。

    (二)海洋環境中混凝土構件剩余耐久年限預測方法   

     

    (三)構件剩余耐久年限檢測與估算過程  

     

    (四)構件單元剩余耐久年限評定   

     

     

     

     

     

    環橋梁耐久性檢評程序

     

     

     

     

     

     ◇ 給出構件評定單元評定結果,為橋梁構件進行分類施策維修養護提供支撐。

      耐久性檢測評定程序   

     

    1. 橋梁調查

      ◇ 橋梁調查內容:資料、橋位環境和外觀;必要時尚應進行構件材料成分分析。

      1)資料調查:橋梁設計文件和竣工資料、橋梁服役歷史、橋梁檢查和維護資料;

      2)現場使用環境調查:橋梁所處環境作用類別、作用等級和結構構件局部環境以及交通流量等;

      3)外觀調查:初步確定構件表觀耐久性狀況,支撐構件評定單元劃分;

      ◇ 在橋梁調查過程中,應確定橋梁耐久性主要劣化形式、劣化機理和劣化發展情況。

      ◇ 在第一次耐久性檢測評定中,應通過橋梁調查收集耐久性相關資料、明確公路橋梁所處的環境作用類別和等級。

    2. 劃分構件類別,確定評定單元

    3. 確定評定單元中檢測構件數量

      ◇ 公路橋梁耐久性評定單元中的構件可全數檢測也可抽樣檢測,并應符合下列規定:

      1)當評定單元中的構件數量不超過3個時,應采取全數檢測方式;

      2)當評定單元中的構件數量超過3個時,可采用抽樣檢測方式。

    4. 開展構件評定單元耐久性檢測評定

    采用外觀耐久狀態和剩余耐久年限相結合的辦法(前述二、三

      ◇ 當不能定量估算構件剩余耐久年限時,可采用外觀耐久狀態等級作為耐久性等級;

      ◇ 當構件有表面防護涂層等防護措施時,宜對涂層劣化狀態保護效果進行檢測評定。

      涂層劣化狀態的檢測評定   

     

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