淺談如何提高混凝土的耐久性

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：通過對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性幾方面因素的分析，結(jié)合現(xiàn)有的施工經(jīng)驗，闡述如何提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施。

  關(guān)鍵詞：耐久性堿-集料反應(yīng)腐蝕高性能砼   1混凝土工程中的耐久性問題   我國人口眾多，過去為及時解決居住需要和促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)，建造過不少質(zhì)量不高的民用房屋和工業(yè)廠房。結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然采用可靠度理論計算，實質(zhì)上僅能滿足安全可靠指標(biāo)的要求，而對耐久性要求考慮不足，且由于忽視維修保養(yǎng)，現(xiàn)有建筑物老化現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。   2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析   混凝土耐久性問題，是指結(jié)構(gòu)在所使用的環(huán)境下，由于內(nèi)部原因或外部原因引起結(jié)構(gòu)的長期演變，最終使混凝土喪失使用能力。即所為的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，堿-集料反應(yīng)失效，化學(xué)腐蝕失效，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)破壞等。下面作具體分析。   2.1混凝土的凍融破壞結(jié)構(gòu)處于冰點以下環(huán)境時，部分混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，過冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時，導(dǎo)致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴(yán)重時可以露出石子?；炷恋目箖鲂阅芘c混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān)。孔越少越小，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好。影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結(jié)構(gòu)和含氣量外，還包括:混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。   2.2混凝土的堿-集料反應(yīng)混凝土的堿-集料反應(yīng)，是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土的膨脹，開裂，甚至破壞。因反應(yīng)的因素在混凝土內(nèi)部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隱患。許多國家因堿-集料反應(yīng)不得不拆除大壩，橋梁，海堤和學(xué)校，造成巨大損失，國內(nèi)工程中也有堿-集料反應(yīng)損害的類似報道，一些立交橋，鐵道軌枕等發(fā)生不同程度的膨脹破壞?；炷翂A-集料反應(yīng)需具備三個條件，即有相當(dāng)數(shù)量的堿，相應(yīng)的活性集料，水份。反應(yīng)通常有三種類型：堿-硅酸反應(yīng)，堿-碳酸鹽反應(yīng)，慢膨脹型堿-硅酸鹽反應(yīng)，避免堿-集料反應(yīng)的方法可采用：①盡量避免采用活性集料；②限制混凝土的堿含量；③摻用混合材。   2.3化學(xué)侵蝕當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)，物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴(yán)重的使水泥石強度降低，以至破壞。常見的化學(xué)侵蝕可分為淡水腐蝕，一般酸性水腐蝕，碳酸腐蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕五類。淡水的沖刷，會溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實度降低，從而進(jìn)一步造成對水泥石的破壞;研究表明，當(dāng)水泥石中的氧化鈣溶出5%時，強度下降7%，當(dāng)溶出24%時，強度下降29%，因此，淡水沖刷會對水工建筑有一定影響;而當(dāng)水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶淅和化學(xué)溶解雙重作用，腐蝕明顯加速，這類侵蝕常發(fā)生在化工廠;碳酸對混凝土的影響主要為:在溶淅水泥石的同時，破壞混凝土內(nèi)的堿環(huán)境，降低水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度，造成對混凝土的侵蝕;硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為SO42-離子深入混凝土內(nèi)與水泥組分反應(yīng)，生成物體積膨脹開裂造成損壞；海水中由于存在多種離子，侵蝕形式較為復(fù)雜，但主要是由于鎂鹽使硬化水泥石的結(jié)構(gòu)組分分解，同時硫酸鹽作用會造成對水泥石的損壞，而氧化鎂沉淀會堵塞混凝土孔隙，會使海水侵蝕有所緩和。   2.4鋼筋的銹蝕鋼筋的銹蝕，其一表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵等即鐵銹，其體積比原金屬增大2-4倍，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞。氫氧化鐵在強堿溶液中會形成穩(wěn)定的保護(hù)層，阻止鋼筋的銹蝕，但堿環(huán)境被破壞或減弱，則會造成鋼筋的銹蝕，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密實度即抗?jié)B性不足，酸性氣體(如CO2，SO2，H2S，HCL，NO2)滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用；其二，氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用，當(dāng)混凝土中氯含量超過標(biāo)準(zhǔn)時，鋼筋會銹蝕，而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件，因此，若混凝土開裂，造成水和氧的通道，則鋼筋銹蝕加速，促成混凝土裂縫進(jìn)一步開展，混凝土保護(hù)層剝落，最終使構(gòu)件失去承載力。   2.5使用方面的因素。有些舊建筑物已經(jīng)使用好幾十年了，已滿足不了現(xiàn)代發(fā)展的使用要求，這些建筑物經(jīng)常處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)中，由于費用等因素的影響使用單位往往忽視對建筑物早期的防腐處理和必要的維修加固，縮短了建筑物的使用壽命。   3提高混凝土耐久性的措施   3.1原材料的選擇   3.1.1水泥水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)，硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞，因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性，抗水性，抗腐蝕性，抗凍性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇。水泥強度并非是決定混凝土強度和性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)，如用較低標(biāo)號水泥同樣可以配制高標(biāo)號混凝土。因此，工程中選擇水泥強度的同時，需考慮其工程性能，有時，其工程性能比強度更重要。3.1.2集料與摻合料集料的選擇應(yīng)考慮其堿活性，防止堿集料反應(yīng)造成的危害，集料的耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；大量研究表明了摻粉煤灰，礦渣，硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，填充內(nèi)部空隙，提高密實度，高摻量混凝土還能抑制堿集料反應(yīng)，因而摻混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。即近年來發(fā)展的高性能混凝土。   3.2混凝土的設(shè)計應(yīng)考慮耐久的要求混凝土配比的設(shè)計配合比設(shè)計在滿足混凝土強度，工作性的同時應(yīng)考慮盡量減少水泥用量和用水量，降低水化熱，減少收縮裂縫，提高密實度，采用合理的減水劑和引氣劑，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，摻入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)按其使用環(huán)境設(shè)計相應(yīng)的混凝土保護(hù)層厚度，預(yù)防外界介質(zhì)滲入內(nèi)部腐蝕鋼筋。結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計也應(yīng)考慮構(gòu)件受局部損壞后的整體耐久能力。結(jié)構(gòu)設(shè)計尚應(yīng)控制混凝土的裂縫的開裂寬度。   3.3混凝土工程施工應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)耐久性混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法，裹砂法，裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土強度，減少用水量；大體積混凝土的澆筑振搗應(yīng)控制混凝土的溫度裂縫，收縮裂縫，施工裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實度和抗?jié)B性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土裂縫?；炷恋氖┕み^程對控制構(gòu)件外觀裂縫，施工裂縫至關(guān)重要，應(yīng)加強施工質(zhì)量管理，特殊季節(jié)施工的混凝土結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)采取特殊措施。   3.4使用階段的檢查和維護(hù)。過去建成的大量工程已經(jīng)過早老化，而且以往的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，房屋的維修問題十分突出。由于維修費用不到位，造成工程安全隱患，并在以后需支出更多的大修費用。因此定期的檢查和維護(hù)是非常必要的，這對混凝土結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性是非常重要的。短期看檢測和維修會增加一些費用，但從長遠(yuǎn)看，卻是非常有益的。尤其是結(jié)構(gòu)的損壞有可能會導(dǎo)致公眾安全的建筑物、橋梁和隧道等工程，有必要制定定期檢測與評估的法規(guī)，確保這些工程在使用期內(nèi)能正常的使用。   結(jié)語:從上述分析可知，混凝土的外部環(huán)境，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，原料，密實度和抗?jié)B性是混凝土耐久性能的重要因素。因此，工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對性地采取相應(yīng)措施，提高混凝土的耐久性。   參考文獻(xiàn)：   [1]牛荻濤著.《混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與壽命測》.科學(xué)出版社.北京.2003年2月第一版.   [2]金偉良，趙羽習(xí)著.《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性》.科學(xué)出版社.北京.2002年9月第一版.