耐久性混凝土技術研究

孔德旭++鮑涵++秦澤亮++李曉朋

摘要：本文對耐久性混凝土的施工技術及混凝土裂縫控制技術、混凝土養(yǎng)護措施及季節(jié)性施工等內(nèi)容進行了介紹，為以后同類工程施工提供參考。

Abstract： The durable concrete construction technology， concrete crack control technology， concrete curing measures and seasonal construction are introduced in this paper， which can provide reference for similar engineering construction.

關鍵詞：耐久混凝土；裂縫控制；技術

Key words： durable concrete；crack control；technology

中圖分類號：0TU528.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0166-02

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代建筑不僅要求具有安全性、功能性，在耐久性方面也有較高要求。從現(xiàn)代建筑的角度來看，建筑物必需能夠經(jīng)受住各種各樣的侵蝕破壞及各種性能指標。近些年來，混凝土強度不斷提升，隨之增加的還有混凝土的耐久性。在各種設計規(guī)范中，已經(jīng)把混凝土耐久性作為一項重要技術指標。

1 提高混凝土耐久性的措施

混凝土的外部環(huán)境，內(nèi)部孔結構，原料，密實度和抗?jié)B性是混凝土耐久性能的重要因素。基于此，在實際工程中應針對這些因素采取有效的措施，將混凝土的耐久性提高。

1.1 混凝土裂縫控制技術 由于溫差作用的存在，混凝土會不可避免的產(chǎn)生裂縫，混凝土的裂縫主要是由于水泥與水所產(chǎn)生的水化熱使得混凝土內(nèi)外溫差過大，從而開裂。要控制混凝土的裂縫可以采用水化熱較低的水泥、摻加粉煤灰摻合料等的方法，降低混凝土強度增強過程中混凝土內(nèi)外溫差。

1.1.1 降低水泥的水化熱 混凝土膨脹裂縫產(chǎn)生的熱量主要因水泥的水化熱，因此耐久性混凝土應優(yōu)先選用中低水化熱的水泥；混凝土配合比設計及制備時采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術，以減少混凝土中的水泥用量，從而降低水化熱；粗細骨料應選用合適粒徑的砂石，施工過程中應根據(jù)實際需要盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料。細骨料應選用比表面積小的中粗砂，從而能夠改善混凝土的和易性，減少用水量。嚴格控制混凝土的塌落度，所有混凝土澆筑前均應設置專人進行混凝土坍落度試驗，保證混凝土塌落度滿足設計要求。

1.1.2 降低入模溫度 耐久性混凝土澆筑時應選擇適宜的氣溫，夏季施工時可選擇在溫度較低的時間段施工，有利于減少溫度裂縫。混凝土中應摻加相應的減水劑，可以降低混凝土的水化熱，延緩混凝土凝結時間，從而降低入模溫度?；炷翝补鄷r，可以采取強制通風措施，加速模板內(nèi)混凝土熱量的散發(fā)。

1.1.3 嚴格控制混凝土澆筑過程中的溫度 在混凝土澆筑完后終凝前，應及時對其進行必要的灑水覆蓋養(yǎng)護，保證其可以緩慢降溫，充分發(fā)揮其徐變特性，減低溫度應力，從而減少開裂。冬季施工時，應采取保溫措施，覆蓋塑料薄膜和土工布等保溫材料，以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化?；炷恋酿B(yǎng)護時間可以適當延長，拆模時間應根據(jù)實際情況合理確定，以使混凝土降溫速度降低，充分發(fā)揮混凝土的“應力松弛效應”。加強混凝土溫度監(jiān)測，隨時掌控混凝土內(nèi)部溫度變化。混凝土的內(nèi)外溫差不得超過25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度之差不得大于20℃。當溫差超過限值時，應及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

1.1.4 增強混凝土的抗拉強度 ①控制粗細骨料的含泥量。砂、石含泥量過大，會使混凝土自身的收縮力增強，從而降低混凝土抗拉強度，容易產(chǎn)生裂縫。因此必須嚴格控制混凝中骨料的含泥量，粗骨料含泥量不得大于1%，細骨料含泥量不得大于3%，降低因骨料含泥量對混凝土抗拉性能的不利影響。②采用二次抹面法、二次振搗法等方法改善混凝土施工工藝，混凝土澆筑完成后及時清除表面積水和最上層浮漿。③加強早期養(yǎng)護，提升混凝土抗拉強度等參數(shù)，最大限度避免裂縫出現(xiàn)。

1.1.5 摻加適當?shù)耐饧觿?，以增加混凝土的抗裂性能?/p>

1.2 選擇適當?shù)脑牧?/p>

1.2.1 水泥 水泥是膠結材料，一旦遭受腐蝕，水泥砂漿和混凝土的性能將收到嚴重影響。因此在不同環(huán)境下選擇合適的水泥品種對混凝土的耐久性能與節(jié)約投資有重要意義。耐久性混凝土應優(yōu)先選用性能穩(wěn)定、水化熱較低的普通硅酸鹽水泥。

1.2.2 粗細骨料 生堿-骨料反應出現(xiàn)的必要條件就是堿、活性骨料和水。其中影響混凝土耐蝕性最大的因素是粗、細骨料的耐蝕性及表面性能，其次是骨料與水泥石接觸的面積大小。

耐久性混凝土選用粗細骨料如下：

粗骨料：選用質(zhì)地堅硬、級配良好、空隙率小的碎石，含泥量小于1%。粒徑宜為5～20mm，且分兩級儲存、運輸，5～10mm顆粒質(zhì)量占（40±5）%，10～20mm顆粒質(zhì)量占（60±5）%。

細骨料：細骨料應選擇級配合理、質(zhì)地均勻堅固的天然中粗砂（嚴禁使用海砂），砂的含泥量應不大于2%，泥塊含量應不大于0.1%。砂率宜為35%～45%之間。

1.2.3 拌合及養(yǎng)護用水 混凝土拌合用水應采用不含有害物質(zhì)的潔凈水，嚴禁使用海水拌制混凝土。

1.2.4 外加劑

①外加劑的選用。由于地下室混凝土結構受海水朝夕侵蝕，且大體積混凝土易開裂等特點，經(jīng)試配確定地下室耐久性混凝土選擇摻加緩凝減水劑、多功能抗侵蝕防腐劑，防腐蝕阻銹劑及復合纖維抗裂劑四種外加劑來改善混凝土性能。

1）緩凝減水劑對水泥有強烈分散作用，能使水泥拌合物流動性和混凝土坍落度大大提高，同時大幅度降低用水量，增強混凝土齡期強度，改善混凝土工作性能。在同一強度時，能節(jié)約水泥10%以上。2）多功能抗侵蝕防腐劑摻入混凝土后，能提高混凝土的抗裂性、護筋性、耐侵蝕性、抗凍性、耐磨性以及抗堿-骨料反應性能，從而達到有效提高混凝土結構耐久性，是保證或延長混凝土結構工程的服役年限和壽命的首選耐久性外加劑。3）防腐蝕阻銹劑能夠有效抑制混凝土中鋼筋或其他預埋金屬物銹蝕，使混凝土更加密實，減少裂縫，從而達到很好的防腐阻銹效果，同時可抑制混凝土的碳化，提高混凝土的耐久性。適用于普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，與常用摻合料與常用減水劑有較好的相容性。4）復合纖維抗裂劑是將高效微膨脹抗裂劑、高強阻銹纖維、特效增強劑等多種功能組分復合而成的特效混凝土外加劑；多種功能材料在提高混凝耐久性能方面取長補短，產(chǎn)生超疊加效應，能有效提高混凝土耐久性。

②摻加外加劑注意事項。1）在建筑防腐工程中，外加劑的使用主要是為了提高混凝土的流動性，增強混凝土的密實性，以減少鋼筋的銹蝕，從而提高混凝土結構的耐久性。然而若選用的外加劑氯鹽含量過高，混凝土結構中的鋼筋就會發(fā)生堿骨料反應，影響結構質(zhì)量，基于此，在選擇外加劑時必須注意其氯鹽含量，合理選擇外加劑。2）當外加劑為固體粉料時，可與水泥、砂、石同時攪拌，且適當延長攪拌時間。當外加劑為液體時，應按固體含量計算摻量，并從用水量中扣除外加劑的水量。減水劑的摻入量應根據(jù)不同的水泥品種、施工環(huán)境溫度等條件進行現(xiàn)場試配。

1.2.5 摻和料 適當摻加粉煤灰可以在不影響混凝土強度的情況下，減少水泥用量，以降低混凝土水化熱，防止混凝土裂縫產(chǎn)生。

2 混凝土的測溫與養(yǎng)護

2.1 混凝土的養(yǎng)護 在混凝土澆筑完成后終凝前，應及時對混凝土進行澆水養(yǎng)護?；炷琉B(yǎng)護時除了要注意澆水保濕外還應注意控制混凝土的內(nèi)外溫差。在濕養(yǎng)護的同時，采取保溫和散熱相結合的措施，盡量縮短混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度和所接觸的大氣溫度之間的溫差。

條件允許的情況下，夏季施工采取蓄水法進行保溫養(yǎng)護，冬季施工采取覆蓋土工布及塑料薄膜法進行保溫養(yǎng)護。

混凝土養(yǎng)護溫度控制的原則是：①升溫不宜過早和過高；②降溫不宜過快，降溫幅度每天不得大于2℃；③混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間以及混凝土表面和大氣之間的溫差要注意控制。大體積混凝土里表溫差不得大于25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度之差不得大于20℃。

2.2 混凝土測溫 大體積混凝土必須設專人負責進行測溫。在混凝土澆筑后，混凝土的內(nèi)外溫差、降溫速率及環(huán)境溫度的監(jiān)測，每晝夜不應少于4次，入模溫度的監(jiān)測，每臺班不得少于2次。

混凝土內(nèi)監(jiān)測點的布置，需能夠真實反映混凝土結構內(nèi)最高溫升、內(nèi)外溫差、降溫速率及環(huán)境溫度。測溫點的布置應沿混凝土厚度方向，混凝土的表面、底面和中部必須設置測溫點，其余測點可按實際需要自行布置，測點間距不應超過600mm。混凝土的表面溫度，為混凝土表面下5公分處的溫度，混凝土底面的溫度，為混凝土底面上5公分處的溫度。

混凝土終凝后，開始測溫，3d內(nèi)每2h測一次，3d后每6h測一次。測溫數(shù)據(jù)要求準確、真實。在混凝土升、降溫過程中，控制混凝土結構的里表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度）不宜大于25℃，混凝土結構的降溫速率不宜大于2.0℃/d，混凝土結構表面與大氣溫差不宜大于20℃。同時滿足以上3點時結束溫度監(jiān)測。測試過程中宜及時描繪出各點的溫度變化曲線和斷面的溫度分布曲線，發(fā)現(xiàn)溫控數(shù)值異常應及時采取加蓋保溫材料、增長養(yǎng)護時間及增加養(yǎng)護次數(shù)等措施來降低混凝土內(nèi)外溫差，直到滿足設計及規(guī)范要求。

2.3 混凝土的拆模 混凝土拆模應以同條件試塊強度評定滿足設計及規(guī)范要求為準，還需考慮溫度等其他環(huán)境因素。拆模時混凝土表面溫度不宜太高，以免與大氣溫差過大導致開裂，更不能在剛拆?；炷帘砻鏉沧⒗渌M行養(yǎng)護。最好不要在大風或氣溫急劇變化時拆模；最好不要在構或構件芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環(huán)境之間的溫差大于20℃時拆模；最好不要在混凝土結構內(nèi)部開始降溫前以及混凝土結構內(nèi)部溫度最高時拆模。在炎熱和大風干燥的季節(jié)，應采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。

2.4 夏季混凝土施工 高溫季節(jié)下進行混凝土的拌和、澆筑和養(yǎng)護施工，會使混凝土的施工質(zhì)量和耐熱性能受到影響。溫度過高會使坍落度損失過快，使混凝土流動性及和易性能下降。因此，高溫季節(jié)混凝土施工時，應采取相應措施以降低混凝土拌和物的出機溫度。

①粗細骨料可采用遮蔭或圍蓋的方法降低其溫度，也可采用冰水拌合骨料的方式制備混凝土。②混凝土澆筑前應對模板、鋼筋及其它表面和噴霧狀水冷卻至30℃以下，以降低混凝土的入模溫度。③避開白天溫度較高的時間段進行混凝土灌注。

3 結束語

近年來，隨著人們對混凝土耐久性認識的日益提高，在各種設計規(guī)程中，均把耐久性列為混凝土的一項重要指標，尤其在一些大中型建筑物中。對建筑業(yè)來說，建筑物必須經(jīng)久耐用，而且能滿足其在服務期內(nèi)的各項性能要求?；炷潦谴笞诘慕ㄖ牧?，提高混凝土耐久性具有非常重要的理論意義和經(jīng)濟價值。本文從混凝土裂縫控制技術、保溫與養(yǎng)護等方面對耐久型混凝土施工進行了研究，為以后類似工程的施工提供了寶貴經(jīng)驗。

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