交通环保 ＬｏＷ ＣＡＲＢ０Ｎ ＷｏＲＬＤ ２０１５，３ 浅谈环境对桥梁工程的影响及应对措施 姚志卓（湖北省武昌实验中学，湖北武汉４３００６０） 【摘 要】桥梁作为承重结构在野外会受到各种不利环境的影响，如风沙、冰冻、海水、酸雨、盐碱、温差、干湿交替、地球温室效应等，同一环境， 影响有轻重之分，同一地点、可能有多种不利环境共存，桥梁不同部位受到的影响有所不同，桥梁需根据环境类型、影响程度对不同部位采用综 合措施，延长使用寿命。 【关键词】桥梁环境；影响；措施 【中图分类号１Ｕ４４２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１５）０７—０２４０—０２ 我国幅员辽阔，气候、自然环境差异巨大，从东三省北方 严寒的冰冻到温暖的南方，从西北戈壁的风沙到东南的海洋． 桥梁就这样裸露在各种严酷的自然环境中．受到不利环境长 时间的侵袭影响．会出现不同程度的病害．如不采取相应的措 施，桥粱的寿命会大大降低，安全性能也会受到影响。不同的 环境对桥梁的影响各不相同。对桥梁不利的环境分五类：炭化 锈蚀环境、风砂磨蚀环境、严寒冻融环境、氯盐环境、化学侵袭 环境、盐类结晶环境。在同一地点，可能出现多种不利环境，如 处于北方海洋中的桥梁，既受到严寒冻融环境的影响、又有海 洋氯盐环境的影响。在同一环境中，影响有轻重之分，一般分 为４个等级。当桥梁混凝土仅靠自身性能无法抵御，需采取强 化措施防止腐蚀时．这类环境为严重腐蚀环境 在同一环境 中，桥梁不同部位受到的影响也有所不同，如桥墩在水位变动 区和非水位变动区 ｌ炭化锈蚀环境 混凝土的碳化又称为混凝土的中性化，几乎所有混凝土 表面都处在碳化过程中。它是空气中二氧化碳与水泥石中的 碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，使用机 能下降的一种很复杂的物理化学过程。混凝土碳化本身对混 凝土并无破坏使用．其主要危害是由于混凝土碱性降低使钢 筋表面在高碱环境下形成的对钢筋起保护作用的致密氧化膜 钝化膜遭到破坏．使混凝土失去对钢筋的保护作用．使混凝土 中钢筋锈蚀．同时．混凝土的碳化还会加剧混凝土的收缩。 混凝土炭化锈蚀主要受制于Ｃ０２、Ｈ２０和０２的供给程度， 水位变动区和干湿交替部位、炭化锈蚀最容易发生，当相对湿度 小于６０％，由于缺少水的参与，钢筋锈蚀较难发生。处于水中或土 中。由于缺少ＣＯ，的有效供给，混凝土炭化速度会非常缓慢。 目前，Ｃ０，排放不断增加，地球温室效应日益显著、气候 变化研究组织认为，我国ＣＯ２浓度将达到ｌＯ００ｐｐｍ，为桥梁钢 筋腐蚀和性能退化提供了天然条件 ２磨蚀环境 磨蚀具有两层含义：磨损和空蚀。磨损指在合砂大风和水 流的摩擦冲击作用下混凝土表面材料的流失，空蚀指高速水 流中的空泡破灭时产生的微射流冲击作用下混凝土表面材料 的流失。一般风速、流速越大，夹带物越多，对桥梁的磨蚀作用 就越严重 我国西北戈壁地区，风沙大，西南山区部分河流含沙量 大、水流喘急，对桥梁的磨蚀都十分明显。为了减少大风影响， 兰新高铁桥梁专门设置了挡风屏。 ３严寒冻融环境 当环境温度下降时，混凝土表面温度下降较快，混凝土内 部温度降低较慢．在内外混凝土之间会形成温度梯度。当环境 温度低于０℃时，混凝土表面孔隙中的水开始结冰，孔隙中的 水分逐步冻结．引起各种压力．当压力超过混凝土能承受的应 力时．混凝土内部产生新的细微裂纹。当环境温度升高时。混 凝土内孔隙水解冻．细小孔隙及新产生微细裂纹因毛细现象 吸水饱满．与其相连的孔隙也会吸收一部分水。冻融过程重复 发生时，混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大、扩展并互相连 通，使得新裂缝不断产生。冻融循环一段时间后，会发生由表 及里的混凝土冻融破坏 ４氯盐环境 混凝土表面氯离子浓度、温湿度变化、空气中０２供给难 易程度影响钢筋锈蚀速度。长期处于海水下的混凝土，由于缺 少０，有效供给．钢筋脱钝所需的氯离子浓度值在饱水条件下 得到提高．锈蚀速度反而不大。在海水作用的潮汐区和浪溅 区、盐湖地区或海边滩涂区露出地表的毛细吸附区，钢筋锈蚀 的发展速度快、锈蚀更严重。在炎热地区，温度高，氯离子扩散 系数增大。钢筋也会加剧锈蚀。 北方桥上结冰会阻碍交通．会采用化冰盐化冰．长期使 用，化冰盐水对桥梁的腐蚀会非常严重。 ５化学侵蚀环境 化学侵蚀环境中的物质一般指硫酸盐、碳酸盐、酸、镁盐 等。混凝土化学侵蚀程度与环境水和土中侵蚀物质的种类、浓 度、环境土的渗透性、环境湿度以及混凝土表面干湿交替程度 等有关。酸对混凝土的腐蚀作用主要是中和水泥水化产物中 的氢氧化钙。不仅降低混凝土的碱度，还会引起硬化体稳定性 降低。常见的硫酸盐中，对混凝土腐蚀严重程度由强至弱的顺 序为硫酸盐、硫酸钠、和硫酸钙。 由于经济发展、污染加重，酸雨问题逐渐突出，酸雨对桥 梁侵蚀也比较严重。酸雨导致混凝土表面具有一定程度的溶 蚀、剥落，钢筋锈蚀。对于长期暴露于空气中的斜拉桥悬索桥 拉索，在合有大量８０４２－、Ｃ１一等腐蚀性介质的污染大气环境中， 极易发生腐蚀破坏，严重影响桥梁安全和使用寿命， ６盐类结晶环境 盐类结晶侵蚀主要指硫酸盐对混凝土的侵蚀．破坏形式 有物理结晶破坏和化学结晶破坏。物理结晶破坏是指盐类在 混凝土空隙中结晶膨胀造成混凝土开裂，化学结晶破坏分为 石膏腐蚀破坏和钙矾石腐蚀破坏．生成的两种物质均比原物 质体积大．膨胀造成混凝土开裂。 盐类结晶侵蚀混凝土的程度与环境水和土中硫酸浓度、 环境温度以及混凝土表面干湿交替程度、风速等密切有关．与 化学侵蚀相比，盐类结晶破坏更严重，多发生在混凝土干湿交 接处．破坏明显。 我国内陆和沿海地下水和土壤中盐分含量较高的地区， 桥梁盐类结晶破坏比较严重．尤其是地面以上３０ｃｍ内干湿交 替部位。 ７采取的措施 桥梁不同部位处于不同的环境等级应采取相应措施，抵