基于提高混凝土耐久性探究

唐小平（四川電力建設(shè)三公司，四川　內(nèi)江　641005）

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基于提高混凝土耐久性探究

唐小平（四川電力建設(shè)三公司，四川內(nèi)江641005）

混凝土是建筑工程當(dāng)中一個非常重要的材料，混凝土的耐久性將會直接影響到工程建筑在投入使用以后的安全程度與穩(wěn)定程度，混凝土的耐久性將會受到諸多因素的干擾，本文首先探討了增強混凝土耐久性的設(shè)計原則及其影響因素，并提出了提高混凝土耐久性的改善措施。

提高；混凝土；耐久性；探究

1　引言

長久以來，人們都知道混凝土是一種耐久性非常好的建筑材料，但是卻忽視了混凝土的耐久性問題，使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的發(fā)展比較落后，并且為此付出了非常大的代價。即使在很多國家的設(shè)計規(guī)范當(dāng)中都已經(jīng)規(guī)定了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性規(guī)定，然而，該宗旨并沒有很好的表現(xiàn)在具體的設(shè)計規(guī)范當(dāng)中，導(dǎo)致在過去乃至當(dāng)今的工程設(shè)計當(dāng)中普遍存在注重強度設(shè)計卻忽略耐久度設(shè)計的狀況。針對影響混凝土耐久性的因素進(jìn)行限制，對于提升工程質(zhì)量具有指導(dǎo)性的意義。

2　混凝土耐久性的基本要求

（1）提升混凝土本身的耐久性是改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的條件與基礎(chǔ)?；炷恋哪途眯灾攸c是決定于混凝土的材料構(gòu)成，在這當(dāng)中水灰比、強度等級以及水泥用量等都會對耐久度有著比較大的影響。2004年出臺的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》在總則當(dāng)中有增強耐久度的設(shè)計要求，明確規(guī)定了在不同的使用條件下，結(jié)構(gòu)混凝土的基本規(guī)定，對于影響混凝土耐久性的最小水泥用量，最低強度等級、最大水灰比、最大氯離子含量以及堿含量給出了限制要求，并要求應(yīng)該結(jié)合所在環(huán)境開展耐久性的設(shè)計。

（2）除去選取級配良好的集料以及在施工過程當(dāng)中確保水泥充分水化以及混凝土充分搗實之外，水灰比同樣也是影響混凝土密實度的重要因素。為了確?；炷辆邆涑渥愕哪途眯?，控制好水泥用量也是非常關(guān)鍵的。因為單位水泥用量比較高的混凝土，混凝土拌合物是均勻的，可以降低混凝土搗實過程當(dāng)中產(chǎn)生的局部缺陷?；炷恋挚箖鋈诘乃礁暮瑲饬坑芯o密關(guān)聯(lián)。所以，具有抗凍規(guī)定的混凝土需要加入適量的引氣劑。

3　混凝土耐久性設(shè)計原則

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性取決于混凝土材料本身的特點與結(jié)構(gòu)的使用條件，跟結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工以及養(yǎng)護(hù)管理緊密相連。結(jié)合國內(nèi)外的研究成果與工程經(jīng)驗，通常是從下面三個方面來改善混凝土的耐久性：

（1）采取高耐久性的混凝土，強化混凝土的密實度，提升混凝土本身的抗破壞能力。

（2）改進(jìn)排水與防水設(shè)計，改進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境條件。

（3）改善混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中包含增加混凝土的保護(hù)層厚度；加強構(gòu)造鋼筋，避免控制裂縫的發(fā)展；采取具備防腐效果的鋼筋，比如環(huán)氧涂層鋼筋、無粘結(jié)應(yīng)力鋼筋等。

4　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素

4.1混凝土的碳化

混凝土的碳化指的是空氣當(dāng)中的CO2氣體滲入到混凝土的內(nèi)部當(dāng)中，跟水泥當(dāng)中的堿性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使得混凝土的機能下降，堿度降低的反應(yīng)過程，又被稱作是混凝土的中性化?；炷恋奶蓟瘜τ诨炷磷陨聿]有什么破壞作用，甚至能夠在某些程度上提升混凝土的耐久性。它對鋼筋混凝土的危害重點是破壞了鋼筋外表對于鋼筋具備保護(hù)效果的致密鈍化膜，降低了鈍化膜對于鋼筋的保護(hù)作用，加快鋼筋銹蝕的過程，最后導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂與破壞。除此之外，混凝土的碳化將會加快混凝土的收縮變形，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。

4.2凍融破壞

混凝土的重點材料就是水泥砂漿以及粗骨料，這也決定了其結(jié)構(gòu)的毛細(xì)孔多孔體的特點。在混凝土的水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后，其余的水量游離在混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔當(dāng)中；此外，水泥的水化反應(yīng)也將會在混凝土的內(nèi)部形成占有一定體積的膠凝孔。在低溫條件下，混凝土當(dāng)中的游離水極易產(chǎn)生凍結(jié)，導(dǎo)致體積增加，對于混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生凍脹破壞；除此之外，混凝土結(jié)構(gòu)處在飽水狀態(tài)的時候，膠凝孔當(dāng)中還沒有凍結(jié)的水分將會向毛細(xì)孔方向滲透，使得內(nèi)部毛細(xì)孔膨脹，與此同時，毛細(xì)孔之間的滲透梯度還會導(dǎo)致滲透壓力的產(chǎn)生。如果膨脹與滲透的共同作用到達(dá)或者超過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度，結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生剝落、開裂與破壞，反復(fù)的孔融循環(huán)將會加劇結(jié)構(gòu)的失效過程。

4.3堿骨料反應(yīng)

堿-骨料反應(yīng)通常指的是水泥的堿與骨料當(dāng)中的活性硅產(chǎn)生反應(yīng)，生成堿-硅酸鹽凝膠，并且吸收水分產(chǎn)生膨脹壓力，引起混凝土的開裂。堿-骨料反應(yīng)所產(chǎn)生的對于混凝土的破壞程度，比其他耐久性的發(fā)展更為迅速，后果也更加嚴(yán)重。堿-骨料反應(yīng)如果發(fā)生了，將會是難以控制的，通常不到兩年就會使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的開裂，因此，有的時候也稱堿-骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”。

5　提高混凝土耐久性改善措施

5.1增強抗碳化能力

提升混凝土結(jié)構(gòu)抵抗碳化能力最為簡單而有效的方法就是增加鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。除此之外，改進(jìn)混凝土的配合比，比如減少水灰比、加大水泥用量、添加減水劑等可以有效的降低混凝土的碳化速度。通過采取隔離或者減緩二氧化碳在混凝土當(dāng)中滲透的手段也可以在一定程度上加大混凝土抵抗碳化的水平。

5.2防止混凝土凍融破壞

抗凍性指的是混凝土在吸水飽和之后，抵抗外界反復(fù)凍融的過程，混凝土結(jié)構(gòu)不會受到破壞的性能。抗凍性的影響因素比較多，比如成分的構(gòu)成狀況、配合比、養(yǎng)護(hù)的溫度濕度以及孔隙率等等。因為滲透壓力的存在，導(dǎo)致混凝土當(dāng)中的裂紋發(fā)展，在反復(fù)的凍融循環(huán)當(dāng)中，裂紋發(fā)展為連通的裂縫，降低了混凝土的強度。因此，引起凍融反應(yīng)的因素有以下幾個：①外界溫度的正負(fù)溫度變化，將會直接引起混凝土的空隙率加大，破壞混凝土的抗凍性；②混凝土的飽水情況下，使得混凝土脹裂與崩裂。從該兩方面能夠看到，避免混凝土不受到凍融破壞，需要降低混凝土的開口孔隙率，利用吸水率比較低的材料，調(diào)整好混凝土的配合比，改進(jìn)養(yǎng)護(hù)條件，提升密實度；在添加礦物外加劑的時候，引氣劑應(yīng)該控制在大約5%；要調(diào)整好排水通道，防止水分跟混凝土的大面積接觸，降低吸水環(huán)節(jié)；添加高效的減水劑，添加眾多微小的完整氣泡，能夠提升混凝土的抗凍性，而且不會影響到混凝土的強度。

5.3加強混凝土結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計

混凝土結(jié)構(gòu)的防水層具備非常重要的防護(hù)作用，一定要經(jīng)過精心的設(shè)計和施工。比如，橋面的鋪裝層需要采取密實度比較好的C30以上等級的混凝土，混凝土的鋪裝層當(dāng)中需要布設(shè)鋼筋網(wǎng)，避免混凝土開裂。采取復(fù)合纖維混凝土，在混凝土當(dāng)中添加水泥基滲透結(jié)晶材料，都可以收到比較好的防水作用。橋面鋪裝層頂面需要設(shè)立防水層，尤其是連續(xù)梁或者懸臂梁的負(fù)彎矩段更加需要非常注重防水層的設(shè)計。強化泄水管的設(shè)計，應(yīng)該尤其注意泄水管周圍的構(gòu)造細(xì)節(jié)處理。強化伸縮縫位置處的排水設(shè)計，避免水分從伸縮縫滲進(jìn)梁中。

5.4提高混凝土抗堿-骨料反應(yīng)

堿-骨料反應(yīng)是膠凝材料當(dāng)中的堿性物質(zhì)跟骨料當(dāng)中的活性二氧化碳產(chǎn)生反應(yīng)，歷經(jīng)多年的反應(yīng)之后，進(jìn)而生成堿硅酸凝膠體，跟水分接觸之后，產(chǎn)生了膨脹物，使得混凝土發(fā)生變形破壞，這是混凝土的癌癥，如果發(fā)生了是無法補救的。因此，應(yīng)該采取以下措施來防止該情況的發(fā)生：①增加摻合料，減少砂石當(dāng)中的二氧化硅；②減少原料當(dāng)中游離石灰的含量，降低材料的孔隙；③嚴(yán)格約束外加劑當(dāng)中的堿性物質(zhì)；④限制跟水分的接觸，減少膨脹物的產(chǎn)生；⑤當(dāng)使用的水灰比低于0.38的時候，可以減緩堿-骨料發(fā)生的速度。

5.5提高混凝土抗?jié)B性

抗?jié)B性指的是在不相同的壓力作用下，流體經(jīng)過其內(nèi)部的難易程度?；炷潦墙?jīng)過水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生眾多的晶體與膠體而形成的復(fù)合材料，該材料的當(dāng)中含有膠孔以及水分蒸發(fā)的毛細(xì)孔與空洞，三者之間如果相互連通，會形成連續(xù)狀，將會導(dǎo)致多孔材料的抗?jié)B性能降低。經(jīng)過研究可以發(fā)現(xiàn)，引起混凝土抗?jié)B性的因素是水等化學(xué)侵蝕物質(zhì)與孔隙，化學(xué)侵蝕物質(zhì)利用孔隙的滲透作用，進(jìn)入混凝土的內(nèi)部，進(jìn)而對鋼筋產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致水泥石跟鋼筋的連接界面產(chǎn)生破壞，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土的耐久性降低。

5.6加強施工管理

依據(jù)規(guī)定的配合比，制備工作性能優(yōu)質(zhì)的混凝土，嚴(yán)格控制施工當(dāng)中的攪拌、運輸、澆筑、振搗以及養(yǎng)護(hù)，因為混凝土的用水量少，切不能由于失水而影響其強度，及時利用塑料布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)覆蓋。為了減少裂紋的發(fā)生，降低混凝土的內(nèi)外溫度差，避免表面溫度因為環(huán)境影響而產(chǎn)生各種變形，比如體積收縮、溫度收縮等。在拆模之后，今早開展養(yǎng)護(hù)，可以采取灑水、澆水等措施。混凝土在養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，應(yīng)該對其內(nèi)外溫度開展監(jiān)測并進(jìn)行詳細(xì)的記錄，結(jié)合養(yǎng)護(hù)制度，確定崗位責(zé)任制。

6　結(jié)語

自從混凝土誕生以來，混凝土的強度等級在不斷提升，越來越多的國家利用高強度混凝土，但是在使用過程當(dāng)中也出現(xiàn)了一些問題，比如混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是一個牽涉到材料、設(shè)計、環(huán)境以及施工等多種因素的復(fù)雜問題，要想解決好這個問題應(yīng)該開展多方面的工作。從原材料以及外加劑的選取，綜合工程的具體狀況選取配合設(shè)計比，利用適當(dāng)?shù)墓に噷ζ溥M(jìn)行管理與維護(hù)，只有這樣才可以確保與提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

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唐小平（1971-），女，漢族，高級工程師，本科學(xué)士，主要從事火電廠建筑施工技術(shù)和管理及土建檢測、各種性能混凝土配制等工作。

TU528

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2095-2066（2016）19-0172-02

2016-6-20