提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的探討

李士民

耐久性是指混凝土在使用過程中抵抗各種破壞作用的能力,混凝土耐久性的好壞決定鋼筋混凝土工程的壽命,是混凝土一個重要的性能,因此長期以來受到人們的重視。影響混凝土耐久性的因素主要有以下幾種:凍融循環(huán)作用、碳化作用、環(huán)境水作用、風(fēng)化作用、鋼筋銹蝕作用和堿—骨料反應(yīng)作用。本文將從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工、監(jiān)理、檢測和使用維護四個方面來闡述控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要點。

1 設(shè)計階段(施工圖階段、配合比階段)

對于施工圖設(shè)計階段的耐久性,應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別、使用年限、結(jié)構(gòu)類型等進行裂縫等級、最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子和最大堿含量等的控制。

最大裂縫寬度:一、二、三類環(huán)境分別為0.3 mm,0.2 mm,0.2 mm控制,建議在一類環(huán)境中。對鋼筋混凝土屋面梁,托梁,屋架,托架面板,廁所,衛(wèi)生間及需作疲勞驗算的吊車梁等構(gòu)件應(yīng)按二級裂縫控制等級進行驗算,其主要原因是考慮現(xiàn)在建筑施工市場有降低競標(biāo)問題,工程造價較低,且工期較短,無法確保施工質(zhì)量。對于樓板構(gòu)件最大裂縫寬度限值按0.2 mm控制。

一類、二類和三類環(huán)境中,設(shè)計使用年限為50年和100年結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子、堿—集料含量的規(guī)定,建議加大混凝土保護層厚度以取代粉刷層,并采取有效的表面防護措施,必需時宜采用環(huán)氯樹脂涂層帶肋鋼筋;此外應(yīng)對混凝土抗凍性及抗?jié)B性提出要求,并在施工圖中予以說明。

對于混凝土配合比設(shè)計階段的耐久性,從混凝土的水泥、粗細(xì)骨料、水、外加劑等方面進行控制。

水泥的使用可在控制水泥用量的情況下按以下情況確定:在普通氣候環(huán)境中及干燥環(huán)境中的混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥;在高濕度環(huán)境或水中的混凝土優(yōu)先采用礦渣硅酸鹽水泥;在嚴(yán)寒地區(qū)的露天環(huán)境及嚴(yán)寒地區(qū)未在水位升降范圍內(nèi)及有抗?jié)B要求的混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥;厚大體積的混凝土優(yōu)先采用粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥;受侵蝕性水或氣體作用的混凝土應(yīng)根據(jù)侵蝕性含量的種類、濃度等條件按專門(或設(shè)計)規(guī)定選用。

砂子宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)河砂,當(dāng)采用Ⅰ區(qū)砂時,應(yīng)提高砂率,并保證足夠的水泥用量;當(dāng)采用Ⅲ區(qū)砂時,宜適當(dāng)降低砂率,以保證混凝土強度。必須嚴(yán)格控制砂中的含泥量及泥塊含量,控制砂中有害物質(zhì)含量,滿足混凝土耐久性要求;對重要工程混凝土使用的砂,應(yīng)進行集料的堿活性檢驗、氯離子含量的檢驗以確?；炷聊途眯浴?/p>

碎石宜選用連續(xù)粒級進行混凝土配制,控制碎石中針片狀顆粒、含泥塊等含量,并進行氯離子、集料的堿活性檢驗。為了改善混凝土的和易性,降低水泥用量,可以在混凝土中摻加礦物質(zhì)混合材料如粉煤灰等,其礦物質(zhì)混合材料的摻入應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

混凝土拌合用水宜選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水,采用其他水源時應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗后方可使用。

為了改善混凝土性能,可在混凝土拌合過程中摻入外加劑,外加劑的品種、摻量應(yīng)按使用外加劑的主要目的確定,并根據(jù)使用要求、施工條件、混凝土的材料等因素經(jīng)過試驗確定。加入減水劑,可減少水的用量,減小水灰比,提高混凝土耐久性;加入引氣劑,能改善混凝土和易性,并提高混凝土抗凍融性。加入早強劑,能提高混凝土早期強度,減少混凝土早期凍傷。加入膨脹劑,使混凝土在凝固過程中減少干縮裂縫,提高抗裂性和抗?jié)B性。

2 施工階段

施工階段混凝土耐久性的保證主要從混凝土的原材料、施工工藝、鋼筋保護層三個方面進行討論的。

原材料方面:水泥應(yīng)按品種、標(biāo)號、出廠日期等入庫分別堆放,并做好標(biāo)識,做到先到先用,并防止混摻使用;為了防止水泥受潮,現(xiàn)場倉庫應(yīng)盡量密閉,臨時露天暫存水泥也應(yīng)采用防雨篷布蓋嚴(yán),底板要墊高等防潮措施。水泥庫存時間不宜過長,一般不宜超過三個月,以防強度降低過多。砂子、碎石在運輸、裝卸和堆放過程中,應(yīng)防止離析和混入雜質(zhì),并按產(chǎn)品、種類和規(guī)格分別堆放。混凝土攪拌前應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場砂、石現(xiàn)場含水率進行現(xiàn)場施工配量比設(shè)計,并按現(xiàn)場稱量,盡量采用商品混凝土,以提高混凝土質(zhì)量。在混凝土運輸過程中,應(yīng)保證混凝土運輸過程,不分層、離析,保證施工所需的和易性。混凝土應(yīng)以最少的轉(zhuǎn)載次數(shù)和較短的時間,從攪拌地點運至建筑工地點,運輸?shù)缆窇?yīng)盡量平坦,以減少運輸時間,避免混凝土分層離析。

混凝土澆筑應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特點,結(jié)合現(xiàn)場條件,制定混凝土澆筑的施工方案。做好機具準(zhǔn)備,保證水電及原材料供應(yīng),根據(jù)天氣季節(jié)變化情況,準(zhǔn)備好澆筑過程中所需的抽水設(shè)備和防雨、防雷、防雪等物資。在澆筑過程中,應(yīng)控制混凝土的均勻性和密實性,加強混凝土振搗。混凝土在澆筑過程中,應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生裂縫,例如在澆筑梁、板、柱(墻)時,應(yīng)在柱(墻)澆筑完畢后停歇 1 h～1.5 h后,再繼續(xù)澆筑梁、板;對于大體積混凝土應(yīng)及時進行二次抹面,防止泥水進入裂縫。

鋼筋保護層的控制對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有重要意義,鋼筋必須綁扎正確牢固,不能有漏扎現(xiàn)象,梁板底水平面保護層需用水泥砂漿墊塊(墊塊中堆入20號鐵絲,以便固定)固定,梁、柱、墻等垂直面保護層宜用塑料環(huán)圈固定,墊片的間距尺寸不能過疏,以防鋼筋移位。

3 監(jiān)理、檢測、監(jiān)督階段

監(jiān)理、檢測、監(jiān)督階段對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有著重要的意義,建議如下進行:

施工單位及監(jiān)理單位,應(yīng)在澆筑混凝土前對所有外露懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、衛(wèi)生間、廁所、基礎(chǔ)等構(gòu)件,與侵蝕性氣、液體直接接觸的構(gòu)件進行全數(shù)檢查,其他部位進行抽查,并進行記錄。

請有關(guān)檢測部門對保護層進行無損傷檢測,此業(yè)務(wù)由建設(shè)方進行安排,其檢測部位及數(shù)量參考現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定進行,建設(shè)單位或監(jiān)理單位參加人數(shù)至少有一人掌握檢測數(shù)具的使用及操作方法。

質(zhì)量監(jiān)督部門對施工單位、監(jiān)理單位的驗收記錄、檢測報告等資料進行檢查,督促相關(guān)單位按照國家規(guī)范的要求進行。

4 使用維護階段

建設(shè)方(使用方)要按照正常使用條件下進行使用,對影響耐久性因素,如漏水、過大的振動、高溫、火災(zāi)、爆炸等要制定相應(yīng)處理方案。

[1]黃建寧,張銘琳.受腐蝕鋼筋混凝土耐久性能的研究[J].山西建筑,2009,35(21):82-83.