王春香
河北大城縣第二建筑工程有限公司(131000)
混凝土是當(dāng)今最重要的結(jié)構(gòu)工程材料之一,它的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的正常使用與安全,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)耐久性被定義在預(yù)定作用和預(yù)期維修與使用的條件下,結(jié)構(gòu)及其部件能在預(yù)定期限內(nèi)維持所需最低性能(如安全性、適用性)的能力。
1)鋼筋在混凝土的高堿性環(huán)境中不會(huì)銹蝕,能在表面形成氧化的鈍化膜,隔絕水分、氧氣與金屬的接觸??諝庵械亩趸紨U(kuò)散到混凝土內(nèi)部并與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸鈣(碳化),降低混凝土堿度,當(dāng)碳化從混凝土表面逐漸向里發(fā)展到鋼筋表面位置,鈍化膜破化。
2)氯離子從混凝土表面擴(kuò)散到鋼筋表面并累積到臨界濃度,鈍化膜破壞。鈍化膜破壞后,如有充足的水分與氧氣供應(yīng),鋼筋發(fā)生持續(xù)的銹蝕。
混凝土中的毛細(xì)孔隙受凍后膨脹,如混凝土的飽水程度高,毛細(xì)孔隙內(nèi)存在的氣體少,就會(huì)產(chǎn)生很大壓力,造成混凝土損傷,開(kāi)裂并剝落。
硫酸鹽能與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣和水化鋁酸三鈣作用,分別生成硫酸鈣和鈣礬石,均造成體積膨脹,使混凝土開(kāi)裂破壞——化學(xué)破壞。
自身化學(xué)腐蝕,混凝土使用了含有活性礦物成分的砂石骨料,遇水后與混凝土中堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成某種膠凝體,體積膨脹,可使用混凝土發(fā)生脹裂破壞。
可見(jiàn),混凝土和鋼筋的種種劣化過(guò)程,都需要有水的參與或以水作為媒介。
1)有些水泥廠為了提高水泥強(qiáng)度,熟料磨得越來(lái)越細(xì),因此降低了混凝土的抗裂性。
2)由于施工速度過(guò)快,混凝土不能充分養(yǎng)護(hù),阻礙了水泥的充分水化反應(yīng),降低了混凝土的密實(shí)度,使表層混凝土的抗?jié)B性成倍降低,破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成混凝土早期開(kāi)裂。
1)北方地區(qū)為了冬季搶工,使用氯鹽防凍劑。
2)近年由于河砂短缺,沿海地區(qū)濫用未經(jīng)清洗的海底砂。
混凝土結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中,不當(dāng)?shù)木S護(hù)和保養(yǎng),加速了混凝土的劣化。
1)影響工程正常使用,縮短了工程使用壽命,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2)背離可持續(xù)發(fā)展的道路,資源枯竭,國(guó)土破壞、環(huán)境污染,廢棄混凝土難以處置。
1)明確設(shè)計(jì)使用年限
對(duì)不同使用年限,規(guī)定不同要求。
2)細(xì)化環(huán)境類別與作用等級(jí)
3)規(guī)定構(gòu)造要求∶
規(guī)定保護(hù)層厚度(與強(qiáng)度等級(jí)掛鉤);防排水要求;裂縫控制等。
4)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能要求
①規(guī)定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí);②規(guī)定量大水膠比(不能用最小用水量代替);③限定范圍的混凝土原材料(品種、用量、質(zhì)量),限定范圍的膠凝材料和化學(xué)外加劑(引氣劑),骨料的最大粒徑;④限定有害化學(xué)成分(氯離子、SO3、堿)的最大含量,保證所需的耐久性質(zhì)量;⑤必要時(shí)規(guī)定不同環(huán)境類別下的混凝土耐久性參數(shù)(DF,D);嚴(yán)重環(huán)境作用下重要工程的多重防護(hù)措施與防腐蝕附加措施(如預(yù)應(yīng)力構(gòu)件)等。
1)低水膠比
能改善混凝土漿體及其與骨料間的界面微結(jié)構(gòu),降低混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔隙率。
2)摻加粉煤灰等礦物摻和料能降低水化熱和減少拌合水,改善水化產(chǎn)物的微結(jié)構(gòu)并有利于防裂。
通過(guò)火山灰反應(yīng),能進(jìn)一步改善漿體及骨料界面結(jié)構(gòu)并增加單純凝土后期強(qiáng)度大摻量粉煤灰混凝土對(duì)氯離子的吸附作用,并能抑制堿骨料反應(yīng)。
即∶混凝土阻擋外部分子、離子或流體傳輸?shù)交炷羶?nèi)部的能力。
1)增加抗氯鹽引起鋼筋銹蝕的混凝土保護(hù)層厚度。
2)開(kāi)發(fā)防腐蝕措施:環(huán)氧涂層鋼筋、混凝土防腐面層、阻銹劑、陰極保護(hù)等。
限制粉煤灰摻量和粉煤灰中的燒失量,摻入適量引氣劑,改善混凝土內(nèi)部微結(jié)構(gòu)。
限制單獨(dú)使用硅酸鹽水泥混凝土,采用低水膠比的大摻量礦物摻加和料混凝土(直加少量硅灰),特別是粉煤灰。
使用低C3A的水泥及較大摻量礦物摻和料混凝土。
在干濕交替的一般環(huán)境和氯鹽環(huán)境中,應(yīng)采取多重防護(hù)措施(灌漿、連續(xù)密封的高密度塑料波形管等)。
環(huán)境非常嚴(yán)重時(shí)再用環(huán)氧涂層鋼絞線,阻銹劑等;
環(huán)境極端嚴(yán)重時(shí),宜采用能定期檢測(cè)和更換的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系。
1)嚴(yán)格控制材料品種、質(zhì)量。
2)采用低含堿量水泥,大摻量礦料粉。
1)嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量,使材料各項(xiàng)工作指標(biāo)符合要求。
2)嚴(yán)格按配合比施工,并根據(jù)材料變化及時(shí)調(diào)整。
3)認(rèn)真澆筑和養(yǎng)護(hù),保證混凝土的密實(shí)性和各項(xiàng)性能達(dá)到要求。
4)做好成品保護(hù)工作。
5)尊重客觀規(guī)律,按合理施工周期施工。
工程竣工后,用戶應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè),根據(jù)環(huán)境條件及構(gòu)件的變化,及時(shí)檢測(cè)混凝土,并根據(jù)具體情況進(jìn)行加固處理,保證混凝土的耐久性。
改善結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的主要途徑∶
1)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全設(shè)置水準(zhǔn)。
2)根據(jù)實(shí)際情況,優(yōu)選材料,優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。
3)使用階段的定期維護(hù)與檢測(cè)。
4)完善工程建設(shè)程序。
5)提高施工質(zhì)量。