關(guān)于城市軌道交通工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與實(shí)踐

張如濤　王忠權(quán)

[摘 要]過去，人們一直認(rèn)為鋼筋混凝土是耐久性材料，因此通常對(duì)它的使用性和結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行重點(diǎn)考慮，卻忽視了它的耐久性。事實(shí)上，鋼筋混凝土的耐久性是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。全球許多地方的混凝土道路或橋梁發(fā)生耐久性破壞的情況非常嚴(yán)重，因此這個(gè)問題必須引起重視。本文從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要性、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素、城市軌道交通工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和耐久性實(shí)踐方面出發(fā)，具體闡述了混凝土耐久性的相關(guān)問題。

[關(guān)鍵詞]城市軌道；交通工程；混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0089-01

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指混凝土能夠抵抗四周不利因素不斷作用的性能?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為：混凝土碳化、鋼筋銹蝕、混凝土與鋼筋之間的相互作用力削弱等?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性對(duì)工程設(shè)施的使用壽命和質(zhì)量都有著重大影響，因此要對(duì)這一問題予以重視。

一、混凝土耐久性的重要性

一直以來，混凝土結(jié)構(gòu)在人們的意識(shí)中，都被認(rèn)為是一種耐久性良好的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用范圍非常廣泛。但事實(shí)上，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在一定的問題，如結(jié)構(gòu)失效、耐久性問題等等。而且這些問題嚴(yán)重影響著城市軌道交通工程的質(zhì)量和使用壽命。從大量工程事實(shí)來看，由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性引起的質(zhì)量問題對(duì)整個(gè)工程造成的損失是非常巨大的。因此這一問題必須得到專業(yè)人員足夠的重視。工程人員既要對(duì)在建工程進(jìn)行科學(xué)的耐久性評(píng)估，又要對(duì)擬建項(xiàng)目進(jìn)行耐久性分析和預(yù)測(cè)，并對(duì)可能影響混凝土耐久性和使用壽命的因素高度重視。從而在所有的環(huán)節(jié)對(duì)混凝本的耐久性進(jìn)行嚴(yán)格把控，提高項(xiàng)目的使用年限。

二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素

1、抗凍失敗

這一問題主要出現(xiàn)在寒冷地區(qū)，或者是溫度很低的季節(jié)。水分進(jìn)入混凝土中之后因?yàn)楹涠Y(jié)冰，然后再融化。如此反復(fù)多次之后，造成混凝土出現(xiàn)裂縫。而且隨著時(shí)間的推移，裂縫會(huì)越來越大，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。由于混凝土是多孔結(jié)構(gòu)，如果沒有配套的防水系統(tǒng)，那么極有可能腐蝕性物質(zhì)就會(huì)沿著水分進(jìn)入混凝土中，對(duì)混凝土進(jìn)行更深一步的破壞。

2、混凝土碳化

混凝土中含的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳及其他酸性氣體產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)就是碳化反應(yīng)。一旦混凝土發(fā)生碳化反應(yīng)，就會(huì)引起堿性降低、鈍化膜破壞。在水分及其他物質(zhì)的作用下，就會(huì)發(fā)生鋼筋銹蝕的現(xiàn)象。

3、鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕是造成混凝土耐久性縮的最重要原因。鋼筋混凝土銹蝕是多種物質(zhì)共同作用的結(jié)果。與鋼筋腐蝕現(xiàn)象共同出現(xiàn)的是體積膨脹，體積膨脹導(dǎo)致混凝土沿著鋼筋出現(xiàn)裂縫。且隨著裂縫的不斷加大，鋼筋腐蝕現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，體積膨脹越來越明顯，繼而出現(xiàn)新一輪的惡性循環(huán)。最終導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間的粘接力不斷減弱，直至混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)被完全破壞。

4、堿骨料反應(yīng)

水泥中的堿與骨料中的活性硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生堿硅酸鹽凝膠。堿硅酸鹽凝膠吸水后膨脹，造成混凝土出現(xiàn)裂縫。且這種化學(xué)反應(yīng)破壞程度更強(qiáng)、速度更快、后果更嚴(yán)重，且外力很難控制。一旦出現(xiàn)就會(huì)不斷擴(kuò)大，對(duì)城市軌道交通造成嚴(yán)重影響。因此要對(duì)這一問題加大關(guān)注力度。

三、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性遭到破壞的原因多種多樣，破壞機(jī)理、破壞形式也都不盡相同?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)可從結(jié)構(gòu)型式、保護(hù)層厚度、材料、環(huán)境等方面進(jìn)行考慮。

1、選擇合理的結(jié)構(gòu)型式。合理的結(jié)構(gòu)型式能夠有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、抗裂、防滲等性能，并且充分考慮到了城市軌道在運(yùn)行過程中的結(jié)構(gòu)變形和荷載變化對(duì)路面產(chǎn)生的影響，因此合理的結(jié)構(gòu)型式至關(guān)重要。

2、增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度。例如鋼筋混凝土管片的厚度可由40mm增加到45mm，單層墻外排保護(hù)層厚度可由55mm增加到70mm，內(nèi)配可由35mm增加到50mm。

3、環(huán)境。根據(jù)我國的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》以及城市軌道交通的具體特點(diǎn)，應(yīng)從以下幾類環(huán)境作用下混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的耐久性入手進(jìn)行設(shè)計(jì)：正常的大氣環(huán)境作用、凍融循環(huán)破壞、氯污染引起的鋼筋銹蝕破壞以及高侵蝕性介質(zhì)的腐蝕破壞。

4、材料

強(qiáng)度等級(jí)越高的混凝土，其密實(shí)性越好，在一定程度上被水分破壞的可能越小，越具有較好的耐久性。因此要選用優(yōu)質(zhì)的混凝土原材料，配制混凝土?xí)r嚴(yán)格按照比例要求，配制出抗裂性能、防滲性能較高的混凝土。

四、城市軌道交通混凝土結(jié)構(gòu)耐久性實(shí)踐

1、優(yōu)選混凝土原材料

首先，膠凝材料。水泥應(yīng)符合國家的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，礦粉要控制其活性指數(shù)、比表面積，粉煤灰選擇來自于工藝比較先進(jìn)的電廠。其次，集料。不采用可能發(fā)生堿集料反應(yīng)的活性集料，不使用海砂，水溶性氯化物不超過骨料重量的0.02%。最后，外加劑。宜使用高性能減水劑，減水劑中氯離子含量小于等于0.6%，總堿量小于等于15%。減水劑的減水率不低于25%，含固量大于20%，泌水率比小于等于60%，

2、采用高性能混凝土

首先，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，以耐久性為原則，并重抗?jié)B性和抗裂性，同時(shí)兼顧混凝土的工作性能、土力學(xué)性能。其次，在混凝土的配制方面，要選取優(yōu)質(zhì)的原材料，并嚴(yán)格控制比例，配制出抗裂性優(yōu)、體積穩(wěn)定性高、抗?jié)B性好的混凝土。

3、 嚴(yán)格控制混凝土的施工質(zhì)量

施工質(zhì)量也是影響混凝土耐久性的一個(gè)關(guān)鍵因素。具體的混凝土施工包括攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、拆模等前期工作和養(yǎng)護(hù)、施工縫與后澆帶、預(yù)制管片施工、質(zhì)檢等后期工作。施工人員要嚴(yán)格控制混凝土的施工工作，確?；炷临|(zhì)量，提高它的耐久性。

4、把控好耐久性混凝土施工中的關(guān)鍵技術(shù)

施工質(zhì)量是影響混凝土耐久性的一個(gè)關(guān)鍵因素，而施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)則是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重中之重的因素。因此要把握好混凝土施工中的關(guān)鍵技術(shù)，無論是施工前的準(zhǔn)備工作、施工過程，還是質(zhì)檢工作，都要高度重視，嚴(yán)格控制質(zhì)量。

結(jié)束語

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性對(duì)城市軌道交通影響深遠(yuǎn)。因此，要提高對(duì)鋼筋混凝土從施工到質(zhì)檢以及后面的養(yǎng)護(hù)工作的重視程度，確?；炷恋哪途眯裕岣叱鞘械缆返氖褂脡勖?。

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