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第174期 海洋环境中桥梁混凝土结构的耐久性检测评估

2023-2-17 15:44

【52监测网】第174期 海洋环境中桥梁混凝土结构的耐久性检测评估


52监测网专家报告分享-第174期

《海洋环境中桥梁混凝土结构的耐久性检测评估》
赵尚传 交通运输部公路科学研究院

目录
一、环境特点与耐久性现状
二、外观耐久状态检评
三、剩余耐久年限预测
四、桥梁耐久性检评程序

内容介绍

一、环境特点与耐久性现状

(一)海洋环境的特点
1.腐蚀介质含量高
◇ 氯盐:腐蚀钢筋;
◇ 硫酸盐、镁盐:腐蚀混凝土;

 
2.材质劣化速度快
◇ 病害机理:氯离子侵蚀诱发钢筋锈蚀;硫酸盐、镁盐腐蚀混凝土;
◇ 劣化特征:钢筋锈蚀;混凝土结构表面疏松露骨、锈胀开裂;
◇ 同一混凝土桥梁,在相同使用年限内,海洋环境中氯离子诱发钢筋锈蚀的可能性是一般大气环境中混凝土碳化导致钢筋锈蚀的几百倍。


3.地域分布范围广
◇ 海岸线总长度达3.2万公里,其中,大陆海岸线:北起鸭绿江口,南至北仑河口,长达1.8万多公里。
◇ 海岸线附近1~2公里范围内及近海海域基本上都属于海洋环境。(山东海洋总体规划区域)


(二)耐久性现状
1.海洋环境中部分桥梁耐久性较差,年限不满足要求
◇ 部分沿海桥梁,耐久年限非常短,通常在10-20年左右即出现钢筋锈蚀现象;
◇ 远低于设计使用年限要求;


2.氯离子侵蚀诱发钢筋锈蚀是我国混凝土桥梁耐久性降低的主要病害类型


3.我国混凝土桥梁耐久性总体呈现阶段性特点
• 在上世纪90年代以前修建的桥梁:技术发展相对落后,没有考虑结构耐久性问题,多数桥梁结构耐久性病害严重,已步入改造期。20余万座。
• 在90~2000年之间修建的桥梁:无专门耐久性设计;混凝土材料已有很大发展;在严酷环境中桥梁的耐久性问题较为突出,部分桥梁寿命周期偏短。10余万座。
• 在2000年以后修建的桥梁:长大桥建设发展对耐久性重视程度增加,以及国外研究成果的引进,尤其2004年规范规定耐久性以后,耐久性明显改善。60余万座。


我国公路桥梁总体耐久性良好,但也存在阶段性特点和部分耐久性不足现象。桥梁耐久性问题需要引起重视。

(三)耐久性不足的危害

1.意大利莫兰迪大桥垮塌


2.台湾南方澳大桥垮塌


耐久性是保障公路桥梁安全耐久使用的重要性能,是第一道屏障;
海洋环境对桥梁混凝土结构和钢结构都是一种恶劣的环境,在养护中应加以重视。

二、外观耐久状态检测

(一)海洋环境中混凝土桥梁的典型耐久性病害


耐久性降低的表现形式
◇ 耐久性病害可以分为两大类:可以目视发现的不能发现的,这两者都可以导致构件性能的保持能力降低,或者说,是性能保持能力降低的具体体现。
• 目视可以发现的是外观耐久状态,分为两种:
1)一是耐久性降低导致结构构件表面发生明显可视变化,即外观劣化
2)二是结构构件防护或保护措施不足在结构构件表面的表现,即质量缺陷
• 目视不能发现的是结构或构件材质性能在环境作用下的潜在性能劣化,这需要通过检测分析、预测保持结构或构件性能不降低的潜在性能劣化的时间。这个时间即为剩余耐久年限。

(二)构建外观耐久状态检测评定方法

1.评定标准
◇ 外观耐久状态评定可分为外观质量缺陷评定外观劣化度评定


◇ 以两者中差者等级作为外观耐久状态评定等级

2.检测评定指标
◇ 混凝土构件外观质量缺陷指标宜包括非锈蚀裂缝、蜂窝及麻面、孔洞


◇ 钢筋锈蚀导致的外观劣化度检测指标宜包括锈蚀裂缝、剥落露筋和表面析出物


3.构件单元等级评定
◇ 构件评定单元的外观耐久状态等级:按评定单元外观综合分值评定


三、剩余耐久年限预测

(一)构件剩余耐久年限检测评估思路
这是大家统一产生疑问和歧义的内容。焦点是怎样验证?预测人的寿命,难!
估算思路:剩余耐久年限可采用劣化模型法时间外推法进行计算。
原因:耐久性影响因素的复杂性和多样性,研究成果的成熟度不一致。


(二)海洋环境中混凝土构件剩余耐久年限预测方法


(三)构件剩余耐久年限检测与估算过程


(四)构件单元剩余耐久年限评定


四、桥梁耐久性检评程序

(一)耐久性检测评定结果表达
◇ 给出构件评定单元评定结果,为桥梁构件进行分类施策维修养护提供支撑


(二)耐久性检测评定程序


1.桥梁调查
◇ 桥梁调查内容:资料、桥位环境和外观;必要时尚应进行构件材料成分分析。
1)资料调查:桥梁设计文件和竣工资料、桥梁服役历史、桥梁检查和维护资料;
2)现场使用环境调查:桥梁所处环境作用类别、作用等级和结构构件局部环境以及交通流量等;
3)外观调查:初步确定构件表观耐久性状况,支撑构件评定单元划分;
◇ 在桥梁调查过程中,应确定桥梁耐久性主要劣化形式、劣化机理和劣化发展情况
◇ 在第一次耐久性检测评定中,应通过桥梁调查收集耐久性相关资料、明确公路桥梁所处的环境作用类别和等级。

2.划分构件类别,确定评定单元


3.确定评定单元中检测构件数量
◇ 公路桥梁耐久性评定单元中的构件可全数检测,也可抽样检测,并应符合下列规定:
1)当评定单元中的构件数量不超过3个时,应采取全数检测方式;
2)当评定单元中的构件数量超过3个时,可采用抽样检测方式。


4.开展构件评定单元耐久性检测评定
采用外观耐久状态和剩余耐久年限相结合的办法(前述二、三)


◇ 当不能定量估算构件剩余耐久年限时,可采用外观耐久状态等级作为耐久性等级;
◇ 当构件有表面防护涂层等防护措施时,宜对涂层劣化状态保护效果进行检测评定。

涂层劣化状态的检测评定


《海洋环境中桥梁混凝土结构的耐久性检测评估》
赵尚传 交通运输部公路科学研究院

注:本内容仅供个人研学交流,版权归原作者所有


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