核電廠混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

【摘要】所謂混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是指混凝土結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素等各種條件作用下，不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。本文就現(xiàn)行耐久性設(shè)計(jì)中需要注意的問題進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】核電廠；混凝土；耐久性設(shè)計(jì)

隨著《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃》的出臺，標(biāo)志著我國核電發(fā)展進(jìn)入了新的階段。中國已成為世界上在建核電規(guī)模最大的國家。核電廠建筑物的買就行設(shè)計(jì)是保障核電廠安全運(yùn)行、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。設(shè)計(jì)中考慮混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，將具有非常積極的意義。

通常結(jié)構(gòu)的耐久性是指在設(shè)計(jì)確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力?；炷恋哪途眯詻Q定混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。在通常情況下混凝土結(jié)構(gòu)是耐久的，但在使用過程中，由于各種原因許多混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出因耐久性不足而過早失效甚至徹底損壞的現(xiàn)象：大多數(shù)表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，如裂縫、銹潰、表面酥裂、剝落等，影響觀瞻質(zhì)量和使用功能；也有由于受力鋼筋銹斷而發(fā)生斷裂、崩塌的嚴(yán)重事故，造成人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已越來越引起人們的關(guān)注，特別是設(shè)計(jì)對耐久性問題的重要性。

1、提高混凝土耐久性的措施

1.1 合理選擇混凝土材料和配合比

①合理選擇水泥品種和混凝土的骨料

在一般環(huán)境條件下，宜選擇低水化熱和低含堿量低于0.6%的水泥，不宜選擇早強(qiáng)水泥?；炷恋墓橇铣筚|(zhì)地堅(jiān)硬和有足夠的強(qiáng)度外，還必須具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。

②控制水膠比和水泥用量

控制水膠比是為了減少混凝土拌和物凝結(jié)后多余的水溢出所產(chǎn)生的毛細(xì)孔道和孔隙、減小混凝土的滲透性、防止凍融破壞。控制水泥用量也是為了保證混凝土的密實(shí)性，從耐久性的角度，應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比，確定最佳水泥用量和水膠比。

③選用優(yōu)質(zhì)摻和料

配置高耐久性混凝土，摻加部分粉煤灰或細(xì)磨礦渣或硅灰是配置高耐久性混凝土必不可少的組分。這可以減少水泥用量，改善混凝土中細(xì)微顆粒的級配，提高漿體和界面的致密性；改善混凝土拌和物的施工性能；降低混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升；調(diào)整混凝土內(nèi)部實(shí)際強(qiáng)度的發(fā)展。這些對提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性有極好的作用。另外，摻某些混合材料可緩解、抑制混凝土的堿骨料反應(yīng)，如摻5%～10%的硅粉，摻粉煤灰等也能有效抑制堿骨料反應(yīng)。

④選擇性能良好的外加劑

提高混凝土的密實(shí)性，減少混凝土的滲透性可以提高混凝土的抗侵蝕能力?；炷恋臐B透性決定水及侵蝕性液體或氣體滲入的速率。同時(shí)，減少混凝土的滲透性也能抑制水泥漿體中的毛細(xì)傳遞作用。因此，滲透性與混凝土的耐久性有著最為密切的關(guān)系，大幅度提高混凝土的抗?jié)B性是改善其耐久性的關(guān)鍵。

1.2 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證有足夠的混凝土保護(hù)層厚度?；炷恋母邏A性可使鋼筋表面形成致密的鈍化膜，對鋼筋有良好的保護(hù)作用。混凝土保護(hù)層可以阻止外界侵蝕介質(zhì)、氧氣和水分的滲入，保護(hù)作用的效果與混凝土的密實(shí)度和保護(hù)層的厚度密切相關(guān)。合理地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造。對易于發(fā)生耐久性問題的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件部位，在設(shè)計(jì)中應(yīng)通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理的構(gòu)造措施予以克服。

1.3 加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制和管理

①鋼筋工程質(zhì)量的控制

首先從鋼筋工程加強(qiáng)質(zhì)量控制，我們在普通房建中，往往重視鋼筋數(shù)量、鋼筋型號、鋼筋構(gòu)造等結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，而忽視了鋼筋保護(hù)層檢查。工程上，常常將墊塊等輔料承包給勞務(wù)施工隊(duì)伍，而這樣的輔料質(zhì)量經(jīng)常被忽視，最常見的就是塑料墊塊，勞務(wù)隊(duì)伍為節(jié)約成本，加上我們輕視這樣的小東西，會選擇一些質(zhì)量較差的墊塊，但在實(shí)際使用過程中，即使是質(zhì)量較好的塑料墊塊，經(jīng)過鋼筋與模板的擠合，變形嚴(yán)重，完全不能達(dá)到設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度要求，這就是我們常常在成型混凝土表面可以看見明顯的鋼筋紋路。因此，推薦選用強(qiáng)度高，易于操作的墊塊材料，如砂漿墊塊等，強(qiáng)度高，施工方便，按照方案要求間距進(jìn)行安裝，做好把好模板預(yù)檢關(guān)，可以確實(shí)保證鋼筋保護(hù)層厚度。

②混凝土成型質(zhì)量的控制

混凝土應(yīng)拌和充分，現(xiàn)場施工時(shí)需要保證工作性能良好，振搗密實(shí)，同時(shí)要十分重視結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，避免出現(xiàn)露筋、空洞、裂隙、夾渣，蜂窩、麻面、砂斑、砂線等各種內(nèi)外缺陷。這些缺陷可使有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，降低結(jié)構(gòu)耐久性。因此，嚴(yán)格控制混凝土的成型質(zhì)量，是確保混凝土良好的密實(shí)性和外觀質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

③加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作

混凝土養(yǎng)護(hù)必須足夠重視，養(yǎng)護(hù)方法上必須可以保水，夏季氣溫高表面水很快就蒸發(fā)掉，建議專門成立養(yǎng)護(hù)小組負(fù)責(zé)進(jìn)行構(gòu)件養(yǎng)護(hù)，建立養(yǎng)護(hù)臺帳，確保養(yǎng)護(hù)時(shí)間，即使上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)施工，下部也可創(chuàng)造條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，建議采取覆蓋補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)的方法，確保養(yǎng)護(hù)效果。頂板一般采用木模板，木模板澆筑完成后會吸收一定水分，然后在養(yǎng)護(hù)過程中慢慢釋放一部分，可以收到良好的養(yǎng)護(hù)效果，而且模板對構(gòu)件表面進(jìn)行部分脫水處理，還能降低構(gòu)件表面水灰比，控制裂縫產(chǎn)生。經(jīng)驗(yàn)表明，梁底、板底采用木模板體系，拆模后，成型效果良好，影響梁板觀感質(zhì)量的關(guān)鍵因素在于模板安裝的質(zhì)量。

1.4 結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)

結(jié)構(gòu)在使用階段，應(yīng)注意檢測，維護(hù)和修理，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程更應(yīng)如此，建立檢測和評估體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)修理，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的正常使用。

結(jié)語：

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題越來越得到工程界的認(rèn)識，在核電站的建設(shè)項(xiàng)目中，尤其是一些重要的建筑物應(yīng)該考慮混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，他是核電站在服役期內(nèi)安全運(yùn)行的重要保障，也是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。以前，在我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)期，不得不降低甚至忽視對結(jié)構(gòu)耐久性的要求；而目前國情已經(jīng)變化，有條件考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的問題。作為結(jié)構(gòu)工程師，必須要培養(yǎng)關(guān)注結(jié)構(gòu)物的耐久性、重視耐久性的習(xí)慣，掌握分析復(fù)雜環(huán)境下耐久性的影響因素的分析方法和應(yīng)對措施，結(jié)合已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐認(rèn)真地迸行耐久性設(shè)計(jì)。

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