La durabilidad se refiere a la capacidad de una estructura para mantener sus requisitos de desempeño de diseño a largo plazo durante su vida útil creada, bajo las condiciones funcionales y de mantenimiento programadas esperadas. Este artículo resume los factores que afectan la durabilidad y propone varias ideas para mejorar la durabilidad del puente como referencia.
1. Factores que afectan la durabilidad de los puentes
De hecho, la durabilidad de los puentes es el efecto de diversos medios que influyen en la estructura, incluida no solo la carga, sino también la erosión ambiental. En resumen, hay dos aspectos: factores internos y factores externos.
1.1 Factores internos
1.1.1 Características del propio material
Contracción y fluencia del hormigón, la deformación por contracción provoca esfuerzos de tracción internos, cuando supera el límite de tracción. Resistencia del hormigón Cuando se utiliza, el material se agrieta, destruyendo la integridad del hormigón y reduciendo su durabilidad.
El diseño estructural de 1.1.2 no es perfecto.
Las especificaciones actuales de diseño estructural y construcción de puentes de hormigón armado para carreteras de mi país consideran principalmente las necesidades de seguridad estructural y aplicabilidad bajo carga, pero no consideran completamente los requisitos de durabilidad. Esto ha llevado a un problema común en el diseño de estructuras de puentes que enfatiza el diseño de resistencia estructural y descuida el diseño de durabilidad. El diseño de muchos puentes no fortalece ni asegura la durabilidad de la estructura desde los aspectos del sistema estructural, estructura, materiales, mantenimiento y problemas que pueden surgir durante todo el proceso de construcción.
1.1.3 Calidad de la construcción y otras cuestiones.
Muchos puentes colapsan repentinamente en un corto período de tiempo, principalmente porque la calidad de la construcción no cumple con las especificaciones y requisitos de diseño. Los problemas típicos incluyen una calidad deficiente del concreto y vibraciones flojas; tomas de decisiones y construcción de mala calidad durante la construcción de puentes; acelerar incorrectamente el progreso de la construcción y no garantizar los ciclos suficientes de construcción y mantenimiento requeridos para los puentes de concreto y el impacto del espesor insuficiente de la capa protectora de concreto reforzado; Durabilidad y seguridad de puentes de hormigón armado. En segundo lugar, en el uso normal de la mayoría de los puentes de hormigón armado, falta un mantenimiento y una gestión razonables. Si el puente se controla y mantiene periódicamente. Si se producen problemas, no se mantienen a tiempo, lo que reduce la vida útil, la durabilidad y la seguridad del puente.
1.2 Factores externos
1.2.1 Medio ambiente
(1) Daño del hormigón por congelación-descongelación
Cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación En este punto, la humedad en algunos poros del hormigón se congelará, provocando una expansión del volumen y provocando que las paredes de los poros se deformen bajo presión. A medida que el hielo se derrite, puede causar tensiones de tracción en las paredes del agujero. Cuando la tensión de tracción ejercida sobre la pared del agujero es mayor que la resistencia última a la tracción del hormigón, se producirán microfisuras. Con el ciclo de congelación y descongelación, el ancho y la profundidad de las grietas aumentan gradualmente. Cuando llegan a la superficie de las barras de acero, intensificarán la corrosión de las barras de acero y reducirán la durabilidad de la estructura de hormigón.
(2) Corrosión de las barras de acero
Las barras de acero reforzado se encuentran en un ambiente alcalino fuerte en el hormigón. En este entorno, se forma una película inerte de óxido de hierro sobre la superficie de la barra de acero, de modo que la superficie de la barra de acero no contiene hierro activo y la barra de acero no se corroe. Una vez que se destruye la película de pasivación, las barras de acero se oxidarán en condiciones de agua y oxígeno. La corrosión de las barras de refuerzo es el factor más importante y directo que provoca daños por durabilidad en los puentes de hormigón armado, y también es una de las principales formas de daños por durabilidad en los puentes de hormigón.
Por lo general, hay dos razones principales para dañar la película de óxido de hierro en la superficie de las barras de acero: en primer lugar, la carbonización del hormigón y los materiales de hormigón tienen cierta permeabilidad. El dióxido de carbono del aire se difunde en el hormigón y reacciona con el agua para formar ácido carbónico.
El ácido carbónico reacciona con el hidróxido de calcio, el silicato dicálcico y el silicato tricálcico generados durante el proceso de hidratación del cemento para formar carbonato de calcio que precipita en los poros del interior del hormigón bajo la acción del agua libre. Este proceso es la carbonización del hormigón. La carbonatación del hormigón reduce el pH del hormigón. Cuando el valor de pH del hormigón es inferior a l1,5 y se produce la carbonización cerca de las barras de acero, se dañará la película inerte de óxido de hierro en la superficie de las barras de acero bajo la acción del agua y el oxígeno del aire. también provocará grietas paralelas a las barras de acero y agrietará el hormigón. En segundo lugar, la película de óxido de hierro es destruida por los iones cloruro. Los iones de cloruro en sí no dañan directamente el hormigón, pero su presencia destruirá la pasivación de las barras de acero y las expondrá al riesgo de corrosión.
(3) Ataque de sulfato
La velocidad de carbonización del hormigón es generalmente lenta, pero cuando el ambiente es ácido, la velocidad de carbonización se acelera bruscamente porque la capa protectora formada por la carbonización inicial se daña. disuelto por el ácido y perdido, exponiendo así la nueva superficie al ambiente corrosivo, profundizando la corrosión y acelerando la pérdida de compacidad del concreto.
1.2.2 Acción de carga
Uno de los entornos naturales más comunes para las estructuras es la acción de carga, incluyendo la acción estática y la acción dinámica. Bajo la acción de la carga, la estructura se deforma. En condiciones de restricción, la carga-deformación-esfuerzo puede exceder la resistencia del material, provocando grietas en la estructura y reduciendo la durabilidad. Los cables de puente son el resultado de la interacción de la corrosión, la fatiga y la fatiga por corrosión de los cables de acero en entornos de carga aleatorios y entornos de medios aleatorios, lo que da como resultado la imprevisibilidad de su vida útil.
1.2.3 Grietas en estructuras de hormigón
Debido a la penetración del agua, es más probable que las grietas en las estructuras de hormigón se conviertan en canales para la corrosión de las barras de acero. Las grietas en estructuras de hormigón se pueden dividir en dos categorías: grietas por tensión y grietas sin tensión. Las grietas sin tensión están relacionadas principalmente con la durabilidad de la estructura. Incluso si ahora no hay ningún impacto en la capacidad de carga, se debe considerar la penetración de sustancias nocivas cuando la estructura entra en contacto con el ambiente externo durante el uso a largo plazo. Por tanto, un control razonable del ancho, número y velocidad de las fisuras mejorará sin duda la durabilidad de la estructura.
Otra causa del agrietamiento del concreto es la reacción álcali-agregado, que se refiere a la reacción entre el silicio activo en el agregado y los iones de hidróxido en la lechada de cemento para formar silicato de calcio hidratado, cuya expansión de volumen es suficiente. hacer que el concreto se agriete. El contenido de álcali del cemento es demasiado alto (0,6), el contenido de humedad del agregado es demasiado alto y el contenido de agregado activo en el agregado es demasiado alto son las tres condiciones que causan la reacción del agregado alcalino. Una vez que ocurre una reacción álcali-agregado, el volumen aumenta rápidamente, el daño a la estructura del concreto se desarrolla rápidamente y el grado de daño se vuelve más severo. La principal causa de las reacciones álcali-agregado es el uso de agregados reactivos que contienen sílice en estructuras de hormigón.
2. ¿Cuáles son algunas ideas para mejorar la durabilidad de los puentes?
2.1 Empiece por los materiales
(1) Utilice hormigón de altas prestaciones.
El denominado hormigón de altas prestaciones se refiere a hormigones de alta resistencia, altas prestaciones constructivas y gran durabilidad. El hormigón de alto rendimiento tiene las características de una baja relación agua-cemento y un agregado de alta resistencia, lo que reduce la porosidad entre el agregado y los materiales cementosos, mejora la permeabilidad del concreto, previene la reacción álcali-agregado y mejora en gran medida la resistencia del concreto. , también mejora la resistencia del hormigón.
(2) Agregue un agente inclusor de aire y un inhibidor de oxidación de barras de acero.
La incorporación de un agente inclusor de aire al concreto puede formar microporos cerrados distribuidos uniformemente en el concreto, lo cual es beneficioso para el concreto. Anticongelante, impermeabilidad y resistencia a la corrosión, pero presta atención a la cantidad adecuada. Agregar una pequeña cantidad de inhibidor de oxidación de barras de acero al concreto puede prevenir o retardar la corrosión de las barras de acero.
2.2 Desde la perspectiva de la anticorrosión
(1) Barras y cordones de acero recubiertos de epoxi
Barras de acero recubiertos de epoxi o revestimiento de epoxi El cordón de acero es un capa protectora recubierta con una película de resina epoxi sobre la superficie de barras de acero ordinarias o hebras de acero desnudas. El espesor del recubrimiento es generalmente de 0,15 ~ 0,30 mm, lo que puede prevenir eficazmente la corrosión de las barras de acero en condiciones ambientales adversas, mejorando así la durabilidad estructural de ingeniería. . La densidad del revestimiento anticorrosión debe ser buena; de lo contrario, la humedad, el oxígeno y los medios corrosivos penetrarán en el revestimiento y provocarán la transferencia de electrones. Al mismo tiempo, la adherencia entre el revestimiento y las barras de acero debe ser buena y el revestimiento debe ser bueno. tener buenas propiedades físicas y mecánicas, como antideformación, antifricción, etc.
(2) Acero resistente a la intemperie
El acero resistente a la intemperie añade una pequeña cantidad de elementos de aleación al acero para formar una capa protectora en la superficie de la matriz metálica para mejorar la resistencia a la corrosión del acero. .
(3) Otros
Para puentes atirantados se pueden utilizar materiales resistentes a la corrosión, como alambres de acero recubiertos de resina epoxi.
2.3 Diseño estructural
En el diseño estructural, los diseñadores deben elegir las dimensiones estructurales apropiadas para mejorar la tasa de garantía de la calidad del concreto de los componentes reales. Al mismo tiempo, los diseñadores deben elegir las dimensiones estructurales apropiadas. De acuerdo con las diferentes condiciones de uso, entornos y regiones, las estructuras están diseñadas específicamente para brindar durabilidad y lograr una vida útil predeterminada. Hay varias formas específicas de hacer esto:
Aumentar el espesor de la capa protectora de concreto de las barras de acero para hacer frente al daño por congelación y descongelación y la carbonización del concreto y proteger las barras de acero de la corrosión.
Refuerza el refuerzo estructural y previene grietas del hormigón. La existencia de grietas aumenta la permeabilidad del hormigón, proporcionando un canal para la escalada gradual de los daños por erosión y la disminución continua de la durabilidad del hormigón. Para controlar las grietas del hormigón, además de controlar las grietas de trabajo dentro del estado límite de servicio normal según lo exigen las especificaciones, es más importante tomar medidas estructurales y agregar barras de acero estructural para controlar una gran cantidad de grietas que no funcionan durante la construcción del hormigón. y uso.
El pavimento y la capa impermeabilizante de la plataforma del puente desempeñan un papel importante en la prevención de fugas en la plataforma del puente y deben diseñarse y construirse cuidadosamente. Se debe instalar una capa impermeable en la superficie superior del pavimento del tablero del puente. En particular, las secciones de momento flector negativo de las vigas continuas (o vigas en voladizo) son propensas a agrietarse, por lo que se debe prestar más atención al diseño de la capa impermeable. . Para estructuras de concreto expuestas al aire y proyectos de puentes en áreas costeras, la corrosión de elementos como la sal en el aire afecta la durabilidad del concreto y acorta la vida útil de los puentes de concreto. El tratamiento anticorrosión se puede lograr mediante un revestimiento externo.
En definitiva, el diseño estructural debe considerar plenamente diversos factores para minimizar los problemas que afectan a la durabilidad de la estructura debido a defectos de diseño.
2.4 Construcción y Mantenimiento
Mejorar los niveles de construcción y gestión para asegurar la calidad del proyecto. Durante el proceso de construcción, la cantidad de materiales debe controlarse estrictamente para garantizar la calidad de la construcción del hormigón, el espesor de la capa protectora de barras de acero y un período de construcción y mantenimiento suficiente. Los problemas comunes en la construcción incluyen: reducción artificial del tiempo de curado del hormigón para cumplir con el plazo de construcción, métodos de curado incorrectos, grandes errores de construcción de la capa protectora de hormigón, etc. Es necesario superar el deseo de éxito rápido y beneficio instantáneo y garantizar el tiempo de mantenimiento desde la perspectiva de afectar la vida útil de la estructura. También es necesario prevenir defectos como panales, superficies picadas, fugas por falsas vibraciones, mantenimiento inadecuado, grietas por contracción y otros defectos.
Inspeccione los puentes con regularidad y solucione los problemas con prontitud para evitar problemas graves que provoquen accidentes. Preste atención al desarrollo y la investigación de sistemas de monitoreo electrónico para detectar tensiones, tensiones, deformaciones y daños por corrosión de estructuras de concreto mediante seguimiento en tiempo real.
3. Conclusión
Para mejorar la durabilidad de las estructuras de los puentes, primero debemos adaptarnos a las condiciones locales, investigar cuidadosamente las condiciones ambientales donde se encuentra el puente y proporcionar un concepto de diseño integral. . El diseño de durabilidad no es otra teoría del diseño, sino un diseño mecánico más reflexivo y el diseño funcional correspondiente, incluida la adopción de formas estructurales razonables y la determinación de los materiales duraderos correspondientes. Además, es necesario fortalecer la investigación y aplicación de pruebas, métodos de monitoreo y nuevas tecnologías de construcción anticorrosión. Algunas tecnologías tienen desventajas como el alto costo. Sin embargo, con el avance de la tecnología, la reducción de costos se convertirá gradualmente en un medio importante. para mejorar la durabilidad de los puentes.
Para obtener más información sobre licitaciones de ingeniería/servicios/adquisiciones y para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en la parte inferior del sitio web oficial de servicio al cliente para realizar una consulta gratuita: /#/? fuente=bdzd