桥梁耐久性的研究与展望？
耐久性是指在预期的功能和预定的维护条件下，结构在创造的使用寿命内长期保持其设计性能要求的能力。本文总结了影响耐久性的因素，并提出了几点提高桥梁耐久性的思路，以供参考。
1，影响桥梁耐久性的因素
实际上，桥梁的耐久性是各种影响介质对结构的作用，不仅包括荷载，还包括环境侵蚀。总结起来有两个方面:内因和外因。
1.1内因
1.1.1材料本身的特性
混凝土的收缩徐变，收缩应变导致内部拉应力，当超过混凝土的抗拉强度时，材料开裂，破坏混凝土的整体性，降低其耐久性。
1.1.2的结构设计并不完善。
我国现行的公路钢筋混凝土桥梁结构设计与施工规范主要考虑荷载作用下结构安全性和适用性的需要，未能充分考虑耐久性要求。这导致桥梁结构设计中普遍存在重视结构强度设计而忽视耐久性设计的问题。很多桥梁的设计并没有从结构体系、结构、材料、维护以及整个施工过程中可能出现的问题等方面来加强和保证结构的耐久性。
1.1.3施工质量等问题。
很多桥梁在短时间内突然垮塌，大多是因为施工质量不符合规范和设计要求。典型问题包括混凝土质量不合格、振捣不密实；桥梁建设中偷工减料、豆腐渣工程；不适当地加快施工进度，不能保证混凝土桥梁所需的足够的施工和维护周期；钢筋混凝土保护层厚度不足影响钢筋混凝土桥梁的耐久性和安全性。其次，在大多数钢筋混凝土桥梁的正常使用中，缺乏合理的维护和管理。桥梁是否定期监测维护，出现问题后没有及时维护，降低了桥梁的使用寿命、耐久性和安全性。
1.2外因
1.2.1环境
(1)混凝土的冻融损伤
当温度降至冰点以下时，部分混凝土孔隙中的水分会冻结，产生体积膨胀，使孔壁受压变形。冰融化后，可能会对孔壁造成拉应力。当施加在孔壁上的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，就会产生微裂缝。随着冻融循环，裂缝宽度和深度逐渐增大，当其到达钢筋表面时，会加剧钢筋的锈蚀，降低混凝土结构的耐久性。
(2)钢筋的腐蚀
钢筋在混凝土中处于强碱性环境。在这种环境下，钢筋表面形成一层惰性氧化铁膜，使钢筋表面不含活性铁，钢筋不会被腐蚀。一旦钝化膜被破坏，钢筋在水和氧气的条件下就会生锈。钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最重要、最直接的因素，也是混凝土桥梁耐久性损伤的主要形式之一。
通常情况下，钢筋表面氧化铁膜受损的原因主要有两个:一是混凝土碳化，混凝土材料具有一定的渗透性。空气中的二氧化碳扩散到混凝土中，与水反应生成碳酸。碳酸与水泥水化过程中生成的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙反应生成碳酸钙，碳酸钙在自由水的作用下沉淀在混凝土内部的孔隙中。这个过程就是混凝土碳化。混凝土碳化会降低混凝土的pH值。当混凝土pH值小于l1.5，钢筋附近发生碳化时，会造成钢筋表面惰性氧化铁膜的破坏，在空气中的水和氧的作用下，还会造成平行于钢筋的裂缝，混凝土开裂。第二，氧化铁膜被氯离子破坏。氯离子本身不会直接危害混凝土，但它的存在会破坏钢筋的钝化，使其面临腐蚀的危险。
(3)硫酸盐侵蚀
混凝土的碳化速度一般较慢，但当环境呈酸性时，碳化速度急剧加快，因为初期碳化形成的保护层被酸溶解而失去，从而使新的表面暴露在腐蚀环境中，腐蚀加深，加速混凝土密实性的丧失。
1.2.2荷载作用
结构最常见的自然环境之一是荷载作用，包括静态作用和动态作用。在荷载作用下，结构发生变形，在约束条件下，荷载-应变-应力可能超过材料的强度，从而使结构产生裂缝，降低耐久性。桥梁缆索是随机载荷环境和随机介质环境下钢索的腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳相互作用的结果，导致其寿命的不可预测性。
1.2.3混凝土结构裂缝
由于水分渗透，混凝土结构中的裂缝最有可能成为钢筋腐蚀的通道。混凝土结构中的裂缝可分为两类:受力裂缝和非受力裂缝。非应力裂纹大多与结构的耐久性有关。即使现在对承载力没有影响，但必须考虑结构在长期使用过程中与外界环境接触时有害物质的渗透。因此，合理控制裂缝的宽度、数量和速度，无疑会提高结构的耐久性。
混凝土开裂的另一个原因是碱骨料反应，是指骨料中的活性硅与水泥浆中的氢氧根离子反应生成水化硅酸钙，其体积膨胀足以使混凝土开裂。水泥碱含量过高(0.6)、骨料含水量过高、骨料中活性骨料含量过高是引起碱骨料反应的三个条件。一旦发生碱骨料反应，体积迅速增大，对混凝土结构的破坏发展很快，破坏程度也更严重。碱-骨料反应的主要原因是在混凝土结构中使用含活性硅的骨料。
2.提高桥梁耐久性的几点想法？
2.1从材料开始
(1)采用高性能混凝土。
所谓高性能混凝土，就是高强度、高施工性能、高耐久性的混凝土。高性能混凝土具有低水灰比、高强度骨料的特点，降低了骨料与胶凝材料之间的孔隙率，改善了混凝土的渗透性，防止了碱-骨料反应，大大提高了混凝土的耐久性，也提高了混凝土的强度。
(2)加入引气剂和钢筋阻锈剂
在混凝土中掺入引气剂，可在混凝土中形成分布均匀的封闭微孔，有利于混凝土的抗冻、抗渗和耐腐蚀，但要注意适量。在混凝土中加入少量钢筋阻锈剂可以防止或减缓钢筋腐蚀。
2.2从防腐的角度来看
(1)环氧涂层钢筋和钢绞线
环氧涂层钢筋或环氧涂层钢绞线是在普通钢筋或裸钢绞线表面涂覆环氧树脂膜的一种保护层，涂层厚度一般为0.15 ~ 0.30 mm，能有效防止钢筋在恶劣环境条件下被腐蚀，从而提高工程结构的耐久性。防腐涂层的致密性要较好，否则水分、氧气和腐蚀介质会渗透涂层，产生电子转移现象，同时涂层与钢筋的附着力要较好，涂层要有良好的物理机械性能，如抗变形、抗摩擦等。
(2)耐候钢
耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，在金属基体表面形成保护层，提高钢的耐腐蚀性能。
(3)其他
对于斜拉桥，可采用环氧树脂涂层钢丝等耐腐蚀材料。
2.3结构设计
在结构设计中，设计人员应选择合适的结构尺寸，提高实际构件混凝土质量的保证率，同时应根据不同的使用条件、环境和地区，对结构进行专门的耐久性设计，以达到预定的使用寿命。有几种具体的方法可以做到这一点:
增加钢筋的混凝土保护层厚度，以应对混凝土的冻融破坏和碳化，保护钢筋不受腐蚀。
加强结构加固，防治混凝土裂缝。裂缝的存在增加了混凝土的渗透性，为侵蚀破坏的逐步升级和混凝土耐久性的不断下降提供了通道。为了控制混凝土裂缝，除了按规范要求将工作裂缝控制在正常使用极限状态外，更重要的是采取构造措施，增加构造钢筋来控制混凝土施工和使用中大量的非工作裂缝。
桥面铺装和防水层在桥面防渗漏中起着重要作用，必须精心设计和施工。桥面铺装的顶面应设置防水层，特别是连续梁(或悬臂梁)的负弯矩段容易出现裂缝，因此在防水层的设计上更应注意。对于暴露在空气中的混凝土结构和沿海地区的桥梁工程，由于空气中盐等元素的侵蚀，影响混凝土的耐久性，缩短混凝土桥梁的使用寿命。防腐处理可采用外部涂装。
总之，结构设计要充分考虑各种因素，尽量减少因设计缺陷而影响结构耐久性的问题。
2.4建造和维护
提高建设和管理水平，确保工程质量。在施工过程中，应严格控制材料用量，以保证混凝土施工质量、钢筋保护层厚度和足够的施工养护期。施工中常见的问题有:为了赶工期而人为减少混凝土的养护时间，养护方法不正确，混凝土保护层施工误差大等等。要克服急功近利的思想，从影响结构寿命的角度保证维修时间。还要防止蜂窝、麻面、假振漏浆、养护不当收缩裂缝等缺陷。
定期检查桥梁，发现问题及时处理，避免问题严重造成事故。重视电子监测系统的开发和研究，通过实时跟踪检测混凝土结构的应力、应变、变形和腐蚀损伤。
3.结论
提高桥梁结构的耐久性，首先要因地制宜，仔细调查桥梁所处的环境条件，给出一套综合的设计理念。耐久性设计不是另一种设计理论，而是更周到的机械设计和相应的功能设计，包括采用合理的结构形式，确定相应的耐久性材料。此外，加强试验、监测手段和防腐施工新技术的研究和应用，有些技术存在成本高等缺点，但随着技术的进步，成本的降低将逐渐成为提高桥梁耐久性的重要手段。
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