對混凝土的抗凍耐久性研究

馬冬梅 李海燕

摘 要：本文以混凝土結(jié)構(gòu)抗凍耐久性的意義為基礎(chǔ)，著重分析了影響耐久性能的主要因素，以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)對提高混凝土耐久性的途徑進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：混凝土；架構(gòu)；抗凍性；耐久性.

一、前言

混凝土是由粗集料架構(gòu)、砂漿和界面過渡區(qū)組合而成，耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，關(guān)系著結(jié)構(gòu)物的使用壽命。本文就對混凝土的抗凍耐久性進(jìn)行了研究。

二、混凝土結(jié)構(gòu)抗凍耐久性的意義

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國既有的近的城鎮(zhèn)建筑有50%進(jìn)入老化階段，其中約有（10^20）x10xmr需維修加固才能使用，同時最近每年用于基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資額度高達(dá)20000億元人民幣以上，而且以驚人的速度增長。美國學(xué)者用"五倍定律"形象地說明了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的重要性，特別是設(shè)計耐久性方面的重要性。它的意思是說對新建項(xiàng)目在鋼筋防護(hù)方面節(jié)省1美元，就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時采取措施需多追加維修費(fèi)5美元，鋼筋開裂時需多追加維修費(fèi)25美元，嚴(yán)重破壞時將需多追加125美元。

對在役混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性評定與剩余使用壽命預(yù)測，不僅可以揭示潛在危險，及時作出維修或拆除的決策，避免重大事故的發(fā)生，而且研究成果可以直接用于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題是一項(xiàng)具有重大實(shí)際意義和社會經(jīng)濟(jì)效益的研究。

2、關(guān)于混凝土耐久性的認(rèn)識

混凝土耐久性是指混凝土在設(shè)計壽命周期內(nèi)，在正常護(hù)下，必須保持適合于使用，而不需要進(jìn)行維修加固，即指混凝土在抵抗周圍環(huán)境中各種物理和化學(xué)作用下，仍能保持原有性能的能力?；炷聊途眯灾饕ㄒ韵聨追矫妫阂皇强?jié)B性。即指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。二是抗凍性。混凝土的抗凍性是指混凝土在飽水狀態(tài)下，經(jīng)受多次抵抗凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀性的能力。在寒冷地區(qū)，尤其是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性能。三是抗侵蝕性?；炷帘┞对谟谢瘜W(xué)物質(zhì)的環(huán)境和介質(zhì)中，有可能遭受化學(xué)侵蝕而破壞。四是堿集料反應(yīng)。如前分析，不論是上述哪一種因素主導(dǎo)著混凝土的劣化過程，其共同點(diǎn)是混凝土內(nèi)有充足的水分和其他有害物質(zhì)的侵入。

三、影響耐久性能的主要因素

影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的因素很多，主要有內(nèi)部和外部兩個方面。

1、內(nèi)部因素

主要有混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性、水泥用量、水灰比、氯離子及堿含量、外加劑用量、保護(hù)層厚度等。

2、外部因素

主要有環(huán)境條件，包括溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等。

3、最主要因素

（一）、混凝土的碳化

碳化是混凝土中性化的常見形式，碳化可使混凝土的PH值降至10以下。碳化對混凝土本身是無害的，其主要的問題是當(dāng)碳化至鋼筋表面時，將會破壞氧化膜，鋼筋有銹蝕的危險，此外會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土開裂。這些均給混凝土的耐久性帶來不利影響。

（二）、鋼筋的銹蝕

混凝土碳化至鋼筋表面使氧化膜破壞是鋼筋銹蝕的必要條件，含氧水分侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。鋼筋銹蝕有相當(dāng)長的過程，先是在裂縫較寬處的個別點(diǎn)上"坑蝕"，繼而逐漸形成"環(huán)蝕"，同時向兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋截面削弱。

4、混凝土的抗凍性

通過大量社會實(shí)踐證明，影響架構(gòu)混凝土抗凍性因素：架漿比、摻合料和起裂荷載。在一定范圍內(nèi)（1.12～1.34），架漿比越小，混凝土抗凍性越好。但根據(jù)架構(gòu)理論，架漿比越大，表明混凝土中粗骨料越多，混凝土越密實(shí)，抗凍性越好，但前提是，混凝土中砂漿必須有足夠的強(qiáng)度和耐久性保證自身及界面不提前發(fā)生凍融破壞；在混凝土中摻加粉煤灰和硅灰，能有效提高混凝土的抗凍耐久性，硅灰效果要優(yōu)于粉煤灰；起裂應(yīng)力越大，混凝土抗凍性越好。

四、提高混凝土耐久性的途徑

為滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求，要求混凝土滿足：抗?jié)B等級不低于P8；水膠比不大于0.4；鋼筋混凝土中鋼筋的凈保護(hù)層厚度不小于30mm；澆注在混凝土中并部分暴露在外的吊環(huán)、緊固件、連接件等鐵桿與混凝土中的鋼筋隔離，并采取對該桿進(jìn)行除銹及防銹的措施，以消除其可能銹蝕對構(gòu)件承載力的影響；實(shí)測混凝土中的氯離子含量不超過膠凝材料中的0.1%，56d齡期時氯離子滲透值小于1200庫侖。

1、原材料質(zhì)量控制

選用P.042.5以上的抗水性好、泌水性小、水化熱低、并具有抗侵蝕性的水泥，不使用過期結(jié)塊和不同品種標(biāo)號復(fù)合的水泥；選用良好級配的砂石料，石子粒徑小于40mm，含泥量不大于1%，砂子采用中粗砂，含泥量小于3%；選用拌合用水除符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定外，在摻用引氣劑時嚴(yán)格控制引氣量；摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)活性混合材料。

2、混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)工程要求、所處環(huán)境、原材料情況、施工方法通過試驗(yàn)選定混凝土的配合比，最大水膠比0.4。

3、混凝土拌和運(yùn)輸

混凝土采用攪拌站拌合。砼各組成材料的計量按重量計，各種材料的稱量允許偏差：水泥、水、外加劑、摻合料為1%，砂石骨料為2%。施工中自動計量設(shè)備，并及時測定骨料的含水率，每工作班至少一次，當(dāng)含水率有顯著變化時，增加測定次數(shù)，依據(jù)測定結(jié)果及時調(diào)整用水量和骨料用量，保證配合比的準(zhǔn)確性。根據(jù)攪拌機(jī)類型和混凝土的坍落度現(xiàn)場確定最佳攪拌時間，但不得少于90s。各種計量器具定期進(jìn)行檢定。

采用混凝土輸送攪拌車運(yùn)輸混凝土。運(yùn)輸途中，攪拌筒保持慢速轉(zhuǎn)動，保證混凝土不產(chǎn)生離析。若出現(xiàn)坍落度損失過大，防礙卸料和泵送時，采取往攪拌筒內(nèi)加入一定量的水和水泥（與配合比相同水灰比）的措施，直到坍落度符合要求。避免往筒內(nèi)直接加水的做法。

混凝土采用輸送泵泵送入模。泵送混凝土之前先適量的水潤濕泵的料斗、活塞及輸送管的內(nèi)壁等與混凝土直接接觸的部位，再泵送0.5m3水泥漿或水泥砂漿。潤滑用的水、水泥漿和水泥砂漿分散布料，避免集中澆注在任一部位。在高溫季節(jié)對泵管用濕麻袋包裹，并經(jīng)常噴灑冷水降溫。在寒冷季節(jié)對泵管包裹保溫。嚴(yán)格控制混凝土入機(jī)質(zhì)量，在料斗上設(shè)置金屬格柵，防止大粒徑骨料或其他異物進(jìn)入。泵送速度先慢后快，逐步加速。泵送過程中受料斗內(nèi)混凝土料面超過攪拌軸線，以防吸入空氣。泵送結(jié)束后，及時清理料斗及管道?；炷帘盟凸ぷ鲌猿中畔⒒┕?，加強(qiáng)供料、運(yùn)輸、泵送及澆注工作面上操作人員之間的聯(lián)系、協(xié)調(diào)，使施工進(jìn)度正常，出現(xiàn)問題能及時處理。

4、混凝土的澆注與養(yǎng)護(hù)

混凝土入模后，采用插入式振動器振搗密實(shí)。在澆注過程中，經(jīng)常檢查模板、鋼筋、支撐、預(yù)留預(yù)埋件的位置是否正確，如發(fā)現(xiàn)情況有異，迅速處理。振搗器在每一振點(diǎn)的延續(xù)時間以混凝土不再明顯沉落，表面出現(xiàn)浮漿為度，不漏振，也不過振?；炷翝沧r水平、分層、連續(xù)進(jìn)行?；炷敛鹉：罅⒓催M(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，灑水頻率必須保證混凝土表面保持濕潤。

5、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(qiáng)度，減少用水量；大體積混凝土的澆筑振搗應(yīng)控制混凝土的收縮裂縫，施工裂縫，溫度裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實(shí)度和抗?jié)B性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土裂縫。

五、結(jié)束語

混凝土耐久性研究是一個復(fù)雜的問題，混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)中，保證混凝土結(jié)構(gòu)滿足耐久性的要求，是一個十分重要的問題，因此我們應(yīng)不斷的研究和創(chuàng)新。

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