水泥混凝土結構的耐久性

1、水泥混凝土結構的耐久性1 前 言 混凝土結構以其整體性好、耐久性好、可塑性強、修理費用少等優(yōu)點廣泛使用于囫圇20世紀,發(fā)覺混凝土的耐久性問題則是在60至70年月。一些發(fā)達國家的混凝土橋使用了三四十年后,紛紛進入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運用條件下,消失了一系列影響結構耐久性的物理、化學現(xiàn)象,如結構混凝土的碳化、庇護層剝落、裂縫的進展、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學腐蝕等等。我國七十年月后期建筑的混凝土橋梁亦發(fā)覺有嚴峻的開裂現(xiàn)象。因而混凝土結構的耐久性問題已成為結構工程師們不容忽略的一個問題。 混凝土結構的耐久性概括起來是指混凝土抵擋四周不利因素長期作用的性能。結

2、構耐久性問題主要表現(xiàn)為:混凝土損傷;鋼筋的銹蝕、脆化、疲憊、應力腐蝕;以及鋼筋與混凝土之間粘結錨固作用的消弱等三個方面。從短期效果而言,這些問題影響結構的外觀和使用功能;從長遠看,則為降低結構平安度,成為發(fā)生事故的隱患,影響結構的使用壽命。下面從影響混凝土結構耐久性的主要因素和提高耐久性的技術措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。 2 影響混凝土結構耐久性的主要因素 (1)混凝土的材質(zhì)。混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。這些材料的優(yōu)劣直接影響到硬化后混凝土的質(zhì)量(包括密實度和強度等),好質(zhì)量的材料將為工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基礎。近年來因為基本建設的迅猛進展,施工中往往忽視對

3、材質(zhì)的要求,工地上只檢查混凝土試件的強度作為材質(zhì)的唯一標準。豈知不合規(guī)格的材料,將導致混凝土收縮徐變量大大增強,初始裂縫大量產(chǎn)生,這對混凝土結構平安將是一嚴峻隱患。 (2)混凝土的密實性。混凝土的內(nèi)部缺陷(不密實),使混凝土在使用過程中易受各種不利因素的侵襲,主要有如下幾種形式: 滲透:當混凝土不密實,空氣和水簡單滲入,水中有害物質(zhì)就易對混凝土產(chǎn)生化學侵蝕,影響混凝土的耐久性。 碳化:混凝土中因水泥石含有氫氧化鈣而呈堿性,在鋼筋表面形成堿性薄膜而庇護鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕,起到了鈍化庇護作用。但當混凝土密實度低,空氣中水和C02滲入,形成碳酸,盡管其酸性很弱,也能中和氫氧化鈣使鋼筋銹蝕,這一過

4、程成稱混凝土的碳化。 凍融破壞:混凝土不密實,體內(nèi)滲入的水量大,低溫時水結冰體積膨脹產(chǎn)生壓力,從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結構,經(jīng)多次凍融循環(huán)后,損傷堆積將使混凝土剝落酥裂,強度降低。 (3)混凝土結構所處的環(huán)境條件。工程結構使用時所處的環(huán)境條件是影響混凝土結構耐久性的外部因素,如海水侵蝕、大氣腐蝕、極高溫度、冰凍、水、風、地震災難的突擊等。按照環(huán)境條件對混凝土耐久性的影響,橋規(guī)(JTGD62)按照大路橋梁的使用狀況,將橋梁結構使用環(huán)境條件劃分為下列4類:類環(huán)境系指暖和或嚴寒地區(qū)的大氣環(huán)境;與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境。類環(huán)境系指寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境;使用除冰鹽環(huán)境;濱海環(huán)境。類環(huán)境系指海水環(huán)境。類環(huán)

5、境系指受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。在上述環(huán)境分類中,寒冷地區(qū)是指累年最冷月平均溫度低于-10地區(qū);嚴寒地區(qū)是指累年最冷月平均溫度高于-10,低于或等于0的地區(qū)。除冰鹽環(huán)境是指北方城市依賴噴灑鹽水除冰化雪的且其主梁受到侵蝕的環(huán)境;濱海環(huán)境是指海水浪濺區(qū)以外且其前無建造物遮蔽的環(huán)境;海水環(huán)境是指潮汐區(qū)、浪濺區(qū)及海水中的環(huán)境;受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境是指某些化學工業(yè)和石油化工廠的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。如上所述,混凝土結構的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結構的使用環(huán)境,同時與結構設計、施工及養(yǎng)護親密相關。 3 提高混凝土結構耐久性的主要技術措施 (1)合理抉擇混凝土結構的組成材料。混凝土

6、各組成材料及鋼筋的選用應滿意材料的耐久性質(zhì)量要求,應按規(guī)范規(guī)定對進場原材料舉行嚴格的質(zhì)量檢驗。同時合理改善顆粒級配,提高混凝土的密實性。從而提高耐久性。 (2)提高混凝土的密實性?？刂苹炷恋淖畲笏冶群妥钚∷嘤昧?改善混凝土的施工工藝,攪拌勻稱、充分振搗,加強養(yǎng)護,嚴格控制施工質(zhì)量。除了抉擇及配良好的集料和細心施工保證混凝土充分搗實和水泥充分水化外,水灰比是影響混凝土密實性的最重要的條件,故橋規(guī)(JTGD62)中規(guī)定了各類環(huán)境條件下滿意混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時適當摻用外加劑,如摻用減水劑或引氣劑,可改善混凝土的孔隙結構,提高混凝土的密實性。 (3)改進結構設計。結

7、構的選型、布置和構造應有利于減輕環(huán)境因素對結構的作用。采用具有防腐庇護的鋼筋(例如,體外預應力筋,無粘結預應力筋,環(huán)氧涂層鋼筋等);加強構造配筋,控制裂縫進展;加大混凝土庇護層厚度等。橋規(guī)(JTGD62-2022)與舊橋規(guī)相比,構造鋼筋用量增多,混凝土庇護層加大,構造不合理的地方舉行了調(diào)節(jié)。 (4)采用高強混凝土以提高結構物的耐久性。高強度混凝土(50MPa以上)的配制特點就是低水灰比,加外加劑,摻用超細活性摻合料,它的研制和應用解決的核心問題之一就是保證耐久性。因為高強混凝土的密實性能好,抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于平凡混凝土,因此不但適用于高層和大跨度結構物,對于海洋和港口工程,其抗?jié)B和耐腐蝕性能均大大優(yōu)于平凡混凝土。 (5)加強橋面排水和防水層設計,改善橋梁的環(huán)境作用條件。 (6)加強結構使用階段的維護與檢測,提高混凝土的耐久性。 4 結術語 混凝土破壞絕非是某一孤立緣由造成的,多是與其