宋守堯

摘要:建筑結(jié)構(gòu)防腐與裂縫控制是一個系統(tǒng)工程,近10年來,我國工民建向長期化、復(fù)雜化發(fā)展,商品混凝土普及應(yīng)用,混凝土強度等級從C30向C50發(fā)展,這些因素導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂的機率增多。

Abstract:Anti-corrosion and cracks in structural control is a systematic project. In the recent 10 years, the civil construction in our country has developed towards long term using and complicated to construct. The ready-mixed concrete is used more widely and the strength grade changes from C30 to C50. These factors increase the possibility of the cracking of reinforced concrete structures.

關(guān)鍵詞:防腐混凝土;巖土結(jié)構(gòu);應(yīng)用

Key words: ant-corrosion concrete; geotechnical structure; application

中圖分類號:TU528文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0219-01

1硫酸鹽腐蝕機理

硫酸鹽腐蝕是指環(huán)境中的SO42-與硬化水泥漿的某些組分(水化硫鋁酸鈣、氫氧化鈣)起化學(xué)反應(yīng),生成二水石膏或鈣釩石,其相同體積比反應(yīng)物增加1倍多,在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生很大的膨脹應(yīng)力,造成混凝土膨脹開裂以至毀壞。

環(huán)境水中的SO42-含量不同,能使硬化水泥漿產(chǎn)生不同性質(zhì)的腐蝕,當(dāng)SO42-濃度較低時,它使硬化水泥漿產(chǎn)生硫鋁酸鈣腐蝕,當(dāng)SO42-濃度>1000mg/L時,除了硫鋁酸鈣腐蝕外,還會產(chǎn)生石膏型的腐蝕。

從腐蝕的實際過程來看,硫鋁酸鈣腐蝕是由于生成鈣礬石,最初使硬化水泥漿變得密實,強度增加。但隨著鈣礬石生成量的繼續(xù)增多,產(chǎn)生局部膨脹壓力,使結(jié)構(gòu)脹裂,強度下降而破壞,在遭受硫鋁酸鈣腐蝕的試體上面可看到較大裂縫,而石膏的腐蝕是先經(jīng)歷一個強度降低的過程,繼之膨脹、開裂。混凝土后期膨脹出現(xiàn)裂縫,主要原因是:(1)水泥中游離CaO過高,Ca(OH)2體積膨脹所致;(2)水泥中MgO過高,Mg(OH)2體積膨脹所致;(3)水泥和外加劑堿含量過高,與集料中活性硅等發(fā)生堿-集料反應(yīng)所致;(4)有害離子Cl-、Mg2+等侵入混凝土內(nèi)部,導(dǎo)致鋼筋銹蝕或形成二次鈣礬石膨脹破壞所致。

2防腐混凝土原材料的選擇

2.1 水泥國內(nèi)外有關(guān)資料的分析表明,在水泥的各個主要礦物組成中,C3A的含量大小對水泥的抗硫酸鹽侵蝕能力影響最大,其次取決于C3S含量。

2.2 粉煤灰在本項的混凝土施工過程中,摻入一定量的粉煤灰,這樣可改善混凝土的抗腐蝕性能,因為首先用火山灰質(zhì)混合材料將降低水泥中的C3A和C3S的含量,相當(dāng)于在混凝土中所用的膠結(jié)材料是低C3A和低C3S的水泥。其次這些火山灰質(zhì)混合材料的水泥水化過程中產(chǎn)生Ca(OH)2,引起化學(xué)反應(yīng)生成C-S-H凝膠,除了消除一部分Ca(OH)2外,還能提高強度。Ca(OH)2的消除將減輕其膨脹危害,強度的提高則能限制其膨脹。C-S-H凝膠的產(chǎn)生使結(jié)構(gòu)致密,降低了SO42-滲透進混凝土的能力。

2.3 砂為降低混凝土中的Cl-含量,我們選用了級配良好、含泥量等符合標(biāo)準(zhǔn)的中砂。

2.4 卵石通常,天然礫石呈圓形,具有光滑的表面結(jié)構(gòu);破碎的巖石表面具有粗糙結(jié)構(gòu),粗糙度取決于巖石類型及所選擇的破碎設(shè)備。破碎的骨料可以含有相當(dāng)數(shù)量的扁平和長條顆粒,這類顆粒對混凝土許多性質(zhì)起不良影響。呈高度蜂窩狀的浮石輕骨料同樣呈多角形和粗糙結(jié)構(gòu),但陶粒或頁巖輕骨料通常呈圓形和光滑結(jié)構(gòu)。為提高混凝土密實度,我們選用0.5~4.0cm連續(xù)級配卵石配制防腐混凝土。

2.5 防腐劑為了抑制混凝土的侵蝕,經(jīng)對市場上的調(diào)查,我們選定了NF-C耐腐蝕防水劑,此劑具有一定的引氣和減水功能,降低了混凝土的用水量,在混凝土中形成大量的密閉、均勻的微氣孔,改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),提高了混凝土的密實度。

3防腐混凝土配合比設(shè)計

3.1 按試配強度計算水灰比按《公路混凝土與砌體工程施工規(guī)范》(TB10210-2001/J118-2001)中表C.0.2環(huán)境水對混凝土侵蝕類型及侵蝕程度的判斷的判定規(guī)則。

3.2 計算水泥用量、粉煤灰用量根據(jù)防腐混凝土施工工藝要求確定坍落度為30~50mm。通過混凝土拌合物性能試驗選擇用水量171kg/m3。粉煤灰采用外加法,摻入量為水泥用量的30%。

水泥用量CO=171/0.43=398kg。

粉煤灰用量Fm=C0×30%=398×30%=119kg。

3.3 計算砂石用量按假定容量法2400kg/m3計算,砂率取38.0%。

砂用量Sm=558kg,石用量G0=1136k

3.4 計算外加劑用量按計算的水泥用量C0計算外加劑用量,按8%最佳摻量摻入。

3.5 根據(jù)實測容重調(diào)整混凝土的原材料用量。

4搗實和養(yǎng)護

正確搗實可提高混凝土的密實度,避免過振而使浮漿過厚,確保抹壓及時,不出現(xiàn)塑性裂縫,同時認真對施工縫和細部結(jié)構(gòu)進行微處理,可阻止SO42-向混凝土內(nèi)部滲透,而潮濕養(yǎng)護則是混凝土強度發(fā)展的重要因素,對于摻礦物摻合料特別是摻粉煤灰的混凝土,更應(yīng)該加強潮濕養(yǎng)護。

施工過程中由于混凝土保溫、保濕養(yǎng)護不到位,容易產(chǎn)生收縮裂縫。特別是露天構(gòu)筑物,盡管當(dāng)?shù)貪穸群艽?但是由于吹風(fēng)影響,加速了混凝土水分蒸發(fā)速度,亦即增加干縮速度,容易引起早期表面裂縫,這也是夏季比秋季、南方比北方出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫較多的原因。不少結(jié)構(gòu)在澆注完3~6個月,甚至在1~2年內(nèi)出現(xiàn)裂縫,除荷載問題外,主要還是環(huán)境溫度和風(fēng)速引起的收縮變形所致。有些基礎(chǔ)不及時復(fù)土,出入口長期敞開,局部防水層破壞不及時修補,這些與施工和建設(shè)方對結(jié)構(gòu)維護缺乏認識有關(guān)。因此,在施工和使用過程中,我們重視已澆結(jié)構(gòu)的保溫、保濕維護工作,除確保其強度達到規(guī)定強度等級100%外,盡量減少“熱脹冷縮”之影響。

5應(yīng)用效果

在施工過程中我們對防腐混凝土的試件進行了抗?jié)B試驗,水壓力加至1.1kPa時,試件均未出現(xiàn)滲水,其抗?jié)B等級全部能夠滿足設(shè)計要求,同時其相對應(yīng)的混凝土試件進行抗壓強度試驗,其強度等級也達到了設(shè)計要求。該防腐蝕堵漏效果工程完成2年后回訪,防腐蝕堵漏效果顯著而無任何新的問題產(chǎn)生。

6結(jié)束語

通過對混凝土機理的研究和環(huán)境的分析,結(jié)合試驗數(shù)據(jù),確定了通過摻入外加劑進行有機補償和施工合理的控制,對增強混凝土的耐久性、延長混凝土建筑物使用壽命具有很強的現(xiàn)實意義。同時從環(huán)保角度和避免重復(fù)建設(shè)角度考慮,防腐蝕混凝土的前景令人樂觀,具有較高的經(jīng)濟價值。