高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法技术

本发明专利技术涉及高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，包括桥梁使用材料的耐久设计以及桥梁结构的耐久设计，混凝土保护层厚度设计包括桥梁的梁、柱、杆的混凝土保护层最小厚度为52mm；混凝土结构防腐设计包括桩基结构防腐设计、承台结构防腐设计、墩柱结构防腐设计、主体结构外涂装防腐、筑土挡围护；桩基结构防腐设计包括钢护筒方案、预制混凝土护筒方案；桥梁使用材料的耐久设计包括水泥、骨料、掺合料、外加剂以及水的耐久设计；本发明专利技术的有益效果是：总结出沿海地区高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，延长了桥梁的使用寿命，造福子孙万代。造福子孙万代。造福子孙万代。

【技术实现步骤摘要】
高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法


[0001]本专利技术涉及混凝土桥梁
，特别是指高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法。

技术介绍

[0002]当今世界，混凝土破坏原因按重要性递升顺序排列是：侵蚀环境下的物理化学作用、寒冷气候下的冻害、钢筋锈蚀，这是美国加州大学的EK.Mehta教授在第一届混凝土耐久性国际学术会议上指出的。说明钢筋锈性是耐久性失效的主要原因，同时在正常的气候条件，钢筋混凝土结构的耐久性问题就是钢筋锈蚀问题。
[0003]钢筋锈蚀引起的结构破坏已经成为世界各国普遍关注的一大灾害。在中国舟山和深圳的某些建筑，因为滥用海砂，还没使用就已发生钢筋锈蚀破坏。1985年建造的西安某教学楼，因为加氯盐作为防冻剂，梁、柱等混凝土构件中钢筋腐蚀严重，只好在第二年年进行加固修复；在路桥工程中，钢筋腐蚀引起的桥梁破坏问题也随着我国高速公路和城市立交桥的大量建设逐渐显露出来，盐渍土地区、受氯盐污染的沿海地区和广大北方撤除冰盐地区的高速公路桥和市政桥粱破坏已十分产重，并已成为一个非常突出的灾害性问题；如哈尔滨大庆公路在建成5年后，混凝土就出现严重层裂和顺筋开裂、剥落；在水利工程中，如1964年到1987年江苏省对60多座挡潮闸，进行耐久性调査，发现钢筋腐蚀导致上部结构破坏的占88％，其中产重破坏的占53％，主筋截面损失率达41％；
[0004]同样在国外，钢筋锈蚀导致结构破坏的事故也不能幸免，造成了巨大损失。其中混凝土中钢筋锈蚀造成的损失约占40％在英国，如英格兰岛中部环形线的快车道上有11座混凝土高架桥，建造费用 2800万英镑，建于1972年，建成两年后就发现钢筋锈蚀造成混凝土順筋裂缝破坏，根据运输部门1989年的报告，英格兰和威尔士有75％的钢筋混凝土桥梁受到氯高子侵蚀，维护维修费用是原来造价的两倍，为解决海洋环境下钢筋混凝土结构锈性与防护同题，到1989年为止，其修补费用高达4500万英榜。
[0005]钢筋锈蚀问题如此严重，国际国内各相关部门也很重视，成立了相关部门小组研究钢筋锈蚀问题。对于钢筋锈蚀，《混凝土结构耐久性设计规范》明确规定对于自然环境中的锈蚀问题，主要用混凝土保护层来保证构件的耐久性，对于特殊工业腐蚀环境中的锈蚀问题，可以考虑使用表面防护措施来处理。因此，对于绝大多数暴露在大气环境中的混凝土结构，钢筋的保护层的质量和厚度成为构件耐久性的基本保证。可以讲，锈蚀问题的耐久性设计，就是钢筋保护层的设计；
[0006]水泥水化后的混凝土孔隙中，充满了饱和的氢氧化钙碱性溶液，这种溶液能在钢筋表面形成致密的饨化膜保护钢筋。这层钝化膜会防止氯离子、水分子、氧分子的侵入，从而保护钢筋防止锈蚀。混凝土具有毛细管
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孔隙结构的特点，这些毛细管孔隙包括水泥石中的凝胶孔及毛细孔隙，还有集料和水泥石接触处的孔穴；混凝土成型时残留下来的气泡等等。此外，还可能存在因为水泥石的温度变形及干燥收缩而引起的微裂缝。对于普通混凝土它的孔隙率一般不少于8％。空气中的二氧化碳分子会通过混凝土微小的毛细孔隙扩散
到钢筋混凝土结构内部，一点点渗入，遇到水分子就发生反应中和了氢氧化事当碱性溶液，破坏钝化膜，这个过程就是所谓的碳化。混凝土碳化降低渗透性和增加混凝土强度的作用，这是由于碳酸钙的沉淀减少了水泥石的孔隙及碳化释放出的水分能促进水泥的水化。但混凝土碳化之后，它的碱性降低，就会加快钢筋的腐蚀。碳化会引起混凝土收缩，让混凝土表面产生裂缝，导致结构的承载力降低，并且有裂缝了之后会加速它的碳化；钝化膜完全破坏之后，水分子和氧气分子就会引气钢筋生锈，钢筋锈蚀之后体积膨胀，破坏保护层导致结构的“瓦解"；
[0007]保护层厚度是体现混凝土抗拒外部侵蚀钢筋的重要指标，保证一定的保护层厚度是钢筋混凝土耐久性的保证。保护层偏大和偏小都会对钢筋混凝土结构造成如此致命的毁坏。因此，对混凝土保护层厚度必须做专门的研究。
[0008]在现有专利中，申请号为CN201810388291.4，名称为一种高韧性少筋水泥基橡胶混凝土的设计方法的专利，只是提供了少筋水泥基混凝土的设计思路，没有提供如何将混凝土的使用寿命延长；在另外一个申请号为CN201910142931.8，名称为一种连续箱形梁桥的设计方法的专利，该专利也没有提供如何延长桥梁的使用寿命，需要解决。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，该方法能够延长高浓度盐碱环境下桥梁的使用寿命，对于节能降耗有着极其重大的意义。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0011]高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，包括桥梁使用材料的耐久设计以及桥梁结构的耐久设计，桥梁结构的耐久设计包括混凝土保护层厚度设计以及混凝土结构防腐设计；
[0012]所述混凝土保护层厚度设计包括桥梁的梁、柱、杆的混凝土保护层最小厚度为52mm；
[0013]所述混凝土结构防腐设计包括桩基结构防腐设计、承台结构防腐设计、墩柱结构防腐设计、主体结构外涂装防腐、筑土挡围护；
[0014]承台结构防腐设计，位于盐池中的桥梁，盐池水深为在0.5～ 1.5m，将承台顶面埋置于盐池底面，避免承台结构位于腐蚀最为严重的水位变动区。在承台底部设置20cm厚的C20混凝土垫层，在混凝土垫层上浇筑承台结构，承台顶面及侧面在正常尺寸基础上每侧增加10cm保护层，配置一层Φ8@100钢筋网片 (7.9Kg/m2)，钢筋网片净保护层4cm，原主筋配置位置不变；
[0015]墩柱结构防腐设计，在墩柱底部(承台顶面至盐池最高水位以上0.5m范围)设置柱靴；柱靴为墩柱外形尺寸沿每侧加厚 0.25m，柱靴同样按照受力计算配置钢筋；柱靴与墩柱主体结构整体浇筑。
[0016]所述桩基结构防腐设计包括钢护筒方案；钢护筒厚度为12mm，长度为8m，设置于桩基顶部；桩基浇筑混凝土后不提出，作为桩基的永久保护护筒。
[0017]还包括预制混凝土护筒方案；混凝土护筒壁厚为0.25m，长度为 8m，设置于桩基顶部；护筒外表面全部刷涂防腐涂料。
[0018]还包括桩基结构加粗方案；将灌注桩顶部8m长范围进行加粗，桩基直径加粗50cm。
[0019]筑土挡围护为，在桥梁下公路征地范围内，靠桥梁外侧采用土体填筑土埝。
[0020]主体结构外涂装防腐为裸露于盐池水、且受盐池水干湿交替作用的主体结构外表面进行外涂装防腐处理。
[0021]桥梁使用材料的耐久设计包括水泥、骨料、掺合料、外加剂以及水的耐久设计；
[0022]水泥，采用硅酸盐水泥；
[0023]骨料，包括细骨料以及粗骨料；细骨料应采用颗粒坚硬、级配良好、粒径小于5mm的天然洁净河砂；细骨料中氯离子含量小于0.02％，严禁采用海砂；粗骨料由质地坚硬、粒径范围宜在5～25mm符合连续级配要求的碎石组成；粗骨料不准采用可能发生碱骨料反应的活性骨料；
[0024]外加剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，包括桥梁使用材料的耐久设计以及桥梁结构的耐久设计；所述桥梁使用材料的耐久设计为建造桥梁的材料选用高质量的混凝土材料；桥梁结构的耐久设计包括混凝土保护层厚度设计以及混凝土结构防腐设计；其特征在于，所述混凝土保护层厚度设计为桥梁的梁、柱和杆的混凝土保护层最小厚度为52mm；所述混凝土结构防腐设计包括桩基结构防腐设计、承台结构防腐设计、墩柱结构防腐设计、主体结构外涂装防腐以及筑土挡围护；承台结构防腐设计，位于盐池中的桥梁，盐池水深为在0.5～1.5m，将承台顶面埋置于盐池底面，避免承台结构位于腐蚀最为严重的水位变动区；在承台底部设置20cm厚的C20混凝土垫层，在混凝土垫层上浇筑承台结构，承台顶面及侧面在正常尺寸基础上每侧增加10cm保护层，配置一层Φ8@100钢筋网片；钢筋网片规格为7.9Kg/m2，钢筋网片净保护层4cm，原主筋配置位置不变；墩柱结构防腐设计，在承台顶面至盐池最高水位以上0.5m范围内的墩柱底部设置柱靴；柱靴为墩柱外形尺寸沿每侧加厚25cm，柱靴内按照墩柱的受力计算配置钢筋；柱靴与墩柱主体结构整体浇筑。2.根据权利要求1所述的高浓盐碱环境下钢筋混凝土桥梁的耐久性设计方法，其特征在于：所述桩基结构防腐设计包括钢护筒方案；所述刚护筒方案为钢护筒厚度为12mm，长度为8m，自桩基顶部向下设置；桩基浇筑混凝土后不提出，作为桩基的永久保护护筒。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振云，黄威，徐静，刘明阳，崔亚涛，崔铭，朱傲雨，时文莲，党建伟，张若某，
申请(专利权)人：汇通建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：