城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)砼耐久性評(píng)價(jià)與壽命提升技術(shù)

司孫義，劉金偉，管騰飛，畢承偉，周豪，張禹康，李曉鈺

（國(guó)家城市軌道交通建設(shè)工程產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210028）

1 工程概況

南京作為我國(guó)城市軌道交通工程建設(shè)較早、規(guī)模較大的地級(jí)市，結(jié)合其地質(zhì)環(huán)境情況分析南京地鐵工程地下結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及采取哪些措施提升混凝土耐久性。由于南京施工環(huán)境相對(duì)較好，按照GB/T50476—2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》評(píng)定環(huán)境作用等級(jí)為I-B。根據(jù)GB 50153—2008《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，對(duì)于城市軌道交通工程設(shè)計(jì)使用年限為不低于100 y。南京地鐵根據(jù)地下車(chē)站在一般環(huán)境作用下的等級(jí)和設(shè)計(jì)年限，明確各結(jié)構(gòu)部位最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

2 地下結(jié)構(gòu)混凝土耐久性評(píng)價(jià)

2.1 地下結(jié)構(gòu)混凝土耐久性影響因素

2.1.1 混凝土的滲透破壞

混凝土結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中由于商品混凝土公司未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比生產(chǎn)、混凝土用原材料不符合標(biāo)準(zhǔn)要求、施工過(guò)程中振搗不密實(shí)等原因，導(dǎo)致有害介質(zhì)在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移，從而破壞混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)混凝土用各種原材料的性能均應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)混凝土配合比也提出最低膠凝材料、最高膠凝材料用量、最大水膠比等相關(guān)技術(shù)要求。

2.1.2 堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿與活性骨料發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹破壞作用，因此南京地鐵對(duì)每家商品混凝土公司的骨料均要求進(jìn)行堿骨料反應(yīng)試驗(yàn)，杜絕活性骨料在城市軌道交通工程中使用，并對(duì)主體結(jié)構(gòu)所有混凝土配合比均要求開(kāi)展混凝土氯離子含量及總堿量檢測(cè)。

2.1.3 混凝土碳化作用

混凝土發(fā)生碳化作用主要是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際使用過(guò)程中，混凝土內(nèi)部CO2氣體含量達(dá)到一定程度后，與混凝土中堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)碳酸鈣，由于混凝土堿度降低后，使混凝土表面致密的鈍化膜破壞，從而混凝土中的鋼筋容易產(chǎn)生銹蝕，進(jìn)而破壞混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

2.1.4 鋼筋銹蝕

混凝土中鋼筋銹蝕主要是由于混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子含量超標(biāo)，從而引發(fā)電化學(xué)腐蝕，鋼筋表面的鈍化膜受氯離子破壞后，迅速發(fā)生大面積銹蝕，從而使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹性破壞，降低混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

2.2 地下結(jié)構(gòu)混凝土耐久性評(píng)價(jià)

為更好地提高城市軌道交通工程混凝土耐久性，根據(jù)GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》并結(jié)合南京的施工環(huán)境，南京地鐵通常選擇電通量、抗碳化、抗裂性能、氯離子擴(kuò)散系數(shù)及混凝土配合比的氯離子含量、總堿量作為評(píng)價(jià)混凝土耐久性的關(guān)鍵參數(shù)，具體參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 南京地鐵X號(hào)線(xiàn)地下車(chē)站混凝土耐久性檢測(cè)指標(biāo)及檢測(cè)頻率

3 混凝土耐久性提升技術(shù)

3.1 合理設(shè)計(jì)滿(mǎn)足耐久性要求的混凝土配合比

商品混凝土公司在生產(chǎn)配合比之前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)耐久性要求結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，合理使用添加劑有利于提升混凝土耐久性。比如粉煤灰、礦粉可以改善水泥的反應(yīng)環(huán)境，提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度及強(qiáng)度。由于礦物摻合料比表面積較大具有較強(qiáng)的吸水性，從而改變混凝土空隙的滲透性。另外，礦物摻合料可以提高混凝土抗腐蝕性能，降低氯離子擴(kuò)散的能力。合理應(yīng)用添加劑，可以使混凝土微觀(guān)結(jié)構(gòu)中的有利閉孔微氣泡增多，有利于提高混凝土自身的抗?jié)B透能力。根據(jù)混凝土耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，還應(yīng)避免使用活性骨料，實(shí)時(shí)檢測(cè)配合比膠材中氯離子含量及混凝土總堿量指標(biāo)，保證混凝土耐久性符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 通過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度提高混凝土結(jié)構(gòu)抗碳化能力

鋼筋保護(hù)層厚度作為混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中一項(xiàng)重要控制指標(biāo)，亦是驗(yàn)收規(guī)范中必檢的項(xiàng)目，如何更有效地保證鋼筋保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求，可以提高使用鋼?；驈?qiáng)度較高不易變形的模板施工，保護(hù)層厚度應(yīng)使用超過(guò)混凝土實(shí)體設(shè)計(jì)強(qiáng)度2個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土墊塊，并固定牢靠。

3.3 通過(guò)引入阻銹劑提高混凝土耐久性能

電化學(xué)的基本原理是通過(guò)施加外加電場(chǎng)，達(dá)到有效離子在混凝土內(nèi)部的遷移。電遷移阻銹劑需具有較好的阻銹能力，易溶于水且?guī)д?，能在電?chǎng)作用下向混凝土中遷移，性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)混凝土性能產(chǎn)生不利影響，能長(zhǎng)時(shí)間留存在混凝土內(nèi)，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能有效提高混凝土耐久性。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土的耐久性成為建筑壽命的主要控制指標(biāo)，因此，熟悉城市軌道交通工程地下結(jié)構(gòu)混凝土的設(shè)計(jì)依據(jù)及耐久性能評(píng)價(jià)，施工過(guò)程中如何有效控制并提高結(jié)構(gòu)混凝土耐久性對(duì)我們工程人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。作為檢測(cè)人員，更應(yīng)該熟悉掌握混凝土耐久性控制的源頭及施工過(guò)程中應(yīng)檢測(cè)哪些耐久性指標(biāo)，為城市軌道交通等重要民生工程把好質(zhì)量關(guān)，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。