淺談混凝土耐久性
[摘要]混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用,長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多,砼質(zhì)量及其保護(hù)層是內(nèi)在因素;環(huán)境與載荷作用則是外在因素,不同的原因會(huì)造成不同的后果。首先討論了混凝土耐久性的概念,接著分析了混凝土凍融作用破壞機(jī)理分析﹑混凝土缺陷檢測(cè)﹑提高混凝土耐久性的措施,最后做了總結(jié)。
[關(guān)鍵詞]混凝土 混凝土耐久性 混凝土凍融 混凝土缺陷檢測(cè) 結(jié)構(gòu)耐久性
一、混凝土耐久性的概念
混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi),在各種環(huán)境條件作用下,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?,F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)中,明確規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。但現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范只劃分成兩個(gè)極限狀態(tài),即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài),而將耐久性能的要求列入正常使用極限狀態(tài)之中。且以構(gòu)造要求為主?;炷恋哪途眯耘c工程的使用壽命相聯(lián)系,是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力,這一正常功能不僅包括結(jié)構(gòu)的安全性,而且更多地體現(xiàn)在適用性上。
二、混凝土凍融作用破壞機(jī)理分析
混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。混凝土凍融作用破壞機(jī)理是混凝土在其凍融的過(guò)程中,遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。其一是當(dāng)混凝土中的毛細(xì)孔水在某負(fù)溫下發(fā)生物態(tài)變化,由水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因受毛細(xì)孔壁約束形成膨脹壓力,從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力;其二是當(dāng)毛細(xì)孔水結(jié)成冰時(shí),由凝膠孔中過(guò)冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用,混凝土毛細(xì)孔隙中的水的冰點(diǎn)隨著孔徑的減小而降低。當(dāng)膠凝孔水形成冰核的溫度在-78℃ 以下時(shí),由冰與過(guò)冷水的飽和蒸汽壓差和過(guò)冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。另外膠凝不斷增大,形成更大膨脹壓力,當(dāng)混凝土受凍時(shí),這兩種壓力會(huì)損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu),當(dāng)經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后,損傷逐步積累不斷擴(kuò)大。發(fā)展成互相連通的裂縫,使混凝土的強(qiáng)度逐步降低,最后甚至完全喪失。
三、混凝土缺陷檢測(cè)
?。ㄒ唬┞暟l(fā)射法。
聲發(fā)射法是利用材料或結(jié)構(gòu)受力時(shí)發(fā)出瞬態(tài)振動(dòng)現(xiàn)象的原理,在混凝土構(gòu)件表面的不同部位上放置聲傳感器,并將傳感器與信號(hào)放大器、信號(hào)調(diào)節(jié)器和磁帶記錄儀等組成測(cè)量系統(tǒng)。當(dāng)混凝土構(gòu)件受力產(chǎn)生的應(yīng)變超過(guò)其彈性極限點(diǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生小振幅彈性波,波向構(gòu)件表面?zhèn)鞑?,?huì)被放置在構(gòu)件表面上的傳感器探測(cè)到,根據(jù)不同探測(cè)位置上的應(yīng)力波到達(dá)時(shí)間差可以確定變形點(diǎn)的位置,即混凝土構(gòu)件由于受力而發(fā)生損傷的位置。用聲發(fā)射法可以檢測(cè)結(jié)構(gòu)遭受損傷的程度。但是,該方法只能在結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力增加時(shí)才能應(yīng)用,在靜荷載下不能單獨(dú)測(cè)量混凝土的損傷或破壞。
?。ǘ├走_(dá)法。
雷達(dá)法是利用頻率為100~1200MHz的電磁波掃描混凝土構(gòu)件表面,當(dāng)混凝土構(gòu)件存在孔洞、裂縫、分層等缺陷時(shí),雷達(dá)掃描波形圖會(huì)發(fā)生改變,根據(jù)雷達(dá)掃描波形圖,即可分析混凝土的缺陷。
?。ㄈ┘t外線熱譜法。
紅外線熱譜法又稱紅外掃描,是通過(guò)測(cè)量和記錄混凝土結(jié)構(gòu)熱發(fā)射來(lái)分析判斷混凝土構(gòu)件缺陷的方法。當(dāng)混凝土中存在裂縫或不連續(xù)時(shí),掃描儀上將顯示完好和有缺陷混凝土熱發(fā)射的差異。
四、提高混凝土耐久性的措施
?。ㄒ唬╊A(yù)防鋼筋的銹蝕。
常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋,采用靜電噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂層,這種鋼筋保護(hù)層能長(zhǎng)期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。此外,在混凝土表面涂層也是簡(jiǎn)便有效的方法,但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑,在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性的同時(shí),盡可能降低用水量,減小水灰比,使混凝土的總孔隙率,特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù),開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。
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?。ǘ┍苊饣驕p輕堿集料反應(yīng)。
混凝土堿集料反應(yīng)危害很大,一旦發(fā)生很難修復(fù)。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時(shí),必須從配合比出發(fā),嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外,外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來(lái)高含量的堿,為預(yù)防堿集料反應(yīng),在設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)外摻劑的使用提出要求。
?。ㄈ┘訌?qiáng)施工管理。
嚴(yán)格控制施工配合比,攪拌必須均勻,振搗必須到位,要嚴(yán)格遵守養(yǎng)護(hù)制度,可以用表面養(yǎng)護(hù)劑來(lái)改善養(yǎng)護(hù)條件,提高保水性,加速表面硬化?;炷翗?gòu)件的侵蝕病害都是從表面開(kāi)始的,在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光,增強(qiáng)表面密實(shí)度,也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來(lái)降低混凝土表面滲透性。
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混凝土的組成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力,目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4%-8%,同時(shí),應(yīng)避免采用吸水率較高的集料,加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑,既能獲得大量均勻分布的微小氣泡,顯著提高抗凍性,又能大幅度減小W/C,從而保證混凝土強(qiáng)度不降低,甚至有所提高。
(五)拌合及養(yǎng)護(hù)用水。
混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水,應(yīng)考慮其對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強(qiáng)度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況,防止影響砂漿及混凝土生成時(shí)雜質(zhì)影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物,除了對(duì)水泥石有腐蝕作用外,對(duì)鋼筋的腐蝕也有影響,因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。
(六)針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計(jì)不同的保護(hù)層厚度。
如一類環(huán)境(室內(nèi)正常環(huán)境),設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定:混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%;當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí),混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少。混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑,不宜留施工縫。當(dāng)必須有施工縫時(shí),其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。
五、總結(jié)
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)涉及環(huán)境、材料、設(shè)計(jì)、施工等多種因素的復(fù)雜問(wèn)題,要解決好這個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)行多方面的工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)由正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量來(lái)保證,同時(shí)應(yīng)注意對(duì)其在使用階段實(shí)行必要的管理和維護(hù)。只有這樣,才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,才能保證我國(guó)建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]魏新良,淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2007,(01).
[2]尚勇,張凌云,朱德武. 路橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能主要病害研究[J]. 山東交通科技,2005,(02).
[3]劉海華,高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004,(05).
[4]葉國(guó)華,鄭亞平. 淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與施工[J]. 科技信息(科學(xué)教研),2007,(20) .
[5]陳仲慶.提高混凝土耐久性的措施[J]. 科技資訊,2007,(14).
[6]馬慶華,葉森,仝彩霞. 混凝土保護(hù)層質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響分析[J]. 科技信息(學(xué)術(shù)版),2006,(04).
[7]張廣義,淺談鋼筋混凝土耐久性的影響因素及對(duì)策[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005,(05).
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