林慶國 許春城

摘要：在工程事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，施工材料質(zhì)量控制的重要性不斷凸顯，混凝土作為不可或缺的施工材料，不斷結(jié)合施工要求提升配合比的合理性十分必要，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的混凝土配合比一成不變將難以滿足不斷提升的抗風(fēng)性及抗腐蝕性要求。實(shí)際上混凝土配合比設(shè)計(jì)與耐久性指標(biāo)密切相關(guān)，這就需要在提升混凝土配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，促使其耐久性指標(biāo)達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)延長工程使用壽命，促使混凝土結(jié)構(gòu)更加趨于完善。本文就圍繞耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)及檢測(cè)方法進(jìn)行了細(xì)化闡述及分析。

關(guān)鍵詞：耐久性混凝土；配合比；設(shè)計(jì)；檢測(cè)方法

混凝土在現(xiàn)代工程材料使用中占據(jù)重要地位，不斷提升其配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)有利于推動(dòng)工程結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化。但是如果混凝土配合比設(shè)計(jì)與耐久性要求難以契合，甚至存在一定差距，就會(huì)相對(duì)增加混凝土老化風(fēng)險(xiǎn)，與之相關(guān)聯(lián)的鋼筋也會(huì)隨之出現(xiàn)腐蝕問題，工程的使用壽命及安全性將大打折扣，因此，應(yīng)當(dāng)將混凝土配合比設(shè)計(jì)納入重點(diǎn)優(yōu)化范疇，通過持續(xù)提升其重視度及關(guān)注度，促使設(shè)計(jì)的優(yōu)化程度不斷提升，進(jìn)而滿足工程的耐久性要求。

一、原材料的選擇

1.水泥

耐久性混凝土對(duì)水泥的要求普遍較高，其中硅酸鹽水泥十分常見，一般情況下需要對(duì)水泥強(qiáng)度（不能低于42.5級(jí)）及穩(wěn)定性進(jìn)行考量。在工程實(shí)際施工過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)水泥檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行精細(xì)化控制，尤其是水泥凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度等應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)衡量，同時(shí)還需要確保水泥中氧化鎂及三氧化硫等化學(xué)成分處于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。為了從根本上提升混凝土本身的耐久性，促使其抗硫酸鹽腐蝕指標(biāo)相對(duì)提升，就應(yīng)當(dāng)對(duì)水泥熟料中的硅酸三鈣及鋁酸三鈣的含量進(jìn)行重點(diǎn)把控，在生產(chǎn)階段還需要重點(diǎn)強(qiáng)化對(duì)原材料的檢測(cè)工作，促使其質(zhì)量及穩(wěn)定性都能達(dá)到既定保準(zhǔn)，為后續(xù)混凝土耐久性能的提升夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.礦物質(zhì)超細(xì)摻合料

礦物質(zhì)超細(xì)粉之所以被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，是因?yàn)榛谄浔旧韺傩阅軌蛴行嵘炷翍?yīng)用優(yōu)勢(shì)，混凝土使用壽命與之密切相關(guān)，因此，礦物質(zhì)超細(xì)粉是混凝土不可或缺的摻合料，通過將硅粉及超細(xì)礦渣等有機(jī)結(jié)合在一起，并運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)工藝生產(chǎn)加工，就能產(chǎn)生高性能的礦物質(zhì)超細(xì)摻合料。將其作為水泥的替代品應(yīng)用于混凝土中，能夠從根本上提高混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)，與此同時(shí)，漿體流動(dòng)性指標(biāo)的提升，也能促使混凝土的便利性及抗?jié)B能力不斷提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土耐久性能的持續(xù)優(yōu)化。

3.骨料

從骨料入手提升其耐久性指標(biāo)能夠直接優(yōu)化混凝土的耐久屬性，這就需要盡可能的選擇耐磨及風(fēng)化顆粒含量低的骨料，也就是說只有確保骨料的適溫能力強(qiáng)、增強(qiáng)其抵抗?jié)穸鹊哪芰Γ拍艽偈够炷帘旧淼哪途眯灾笜?biāo)有所提升。一般情況下，需要針對(duì)骨料開展堿活性檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)危害性存在，就應(yīng)當(dāng)立即停止對(duì)堿活性骨料的使用，另外還可以采取有效措施對(duì)該類問題進(jìn)行合理規(guī)避，實(shí)現(xiàn)對(duì)骨料含量等各項(xiàng)指標(biāo)的嚴(yán)格控制。與此同時(shí)，骨料中有機(jī)物及硫化物等物質(zhì)的含量應(yīng)當(dāng)與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相一致。

4.外加劑

現(xiàn)階段高性能混凝土逐漸得到了廣泛應(yīng)用，而對(duì)其進(jìn)行科學(xué)配制則需要應(yīng)用減水劑及引氣劑等材料，在這一過程中還需要對(duì)其成分及成分比進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)檢測(cè)，避免有害物質(zhì)摻雜其中，同時(shí)還需要對(duì)氯離子含量進(jìn)行精細(xì)化把控，確保外加劑總堿量達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

二、配合比設(shè)計(jì)

1. 抗碳化（中性化）的配合比設(shè)計(jì)

在碳化作用的直接影響下，混凝土本身的堿度指標(biāo)將隨之發(fā)生改變，一旦碳化情況蔓延到混凝土鋼筋周邊，鋼筋就會(huì)逐漸出現(xiàn)腐蝕問題，混凝土應(yīng)力值也會(huì)呈現(xiàn)出較大改變，因此，基于碳化作用，混凝土的劣化外力與水灰比之間存在密切聯(lián)系將隨之增強(qiáng)。

2. 抗鹽害的配合比設(shè)計(jì)

抗鹽害的混凝土配合比設(shè)計(jì)難度更大，一般以國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土定齡期間導(dǎo)電量的科學(xué)控制，同時(shí)還需要根據(jù)齡期確定總導(dǎo)電量，并以此為核心對(duì)混凝土的抗鹽害配比設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3.抗凍害的混凝土配合比設(shè)計(jì)

通常情況下，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)將抗凍害指標(biāo)納入重點(diǎn)優(yōu)化范疇，并在其中加入適量的引氣劑，促使混凝土含量達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)榛炷羶?nèi)部含氣量與強(qiáng)度成正比關(guān)系，如果含量適中，混凝土強(qiáng)度就會(huì)相對(duì)提升，含氣量超標(biāo)，混凝土強(qiáng)度就會(huì)相對(duì)下降，因此，確保含氣量達(dá)到適宜標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)榭箖龊Φ幕炷猎O(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)保障。

4.抗硫酸鹽腐蝕的配合比設(shè)計(jì)

抗硫酸鹽腐蝕的混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從水灰比入手，通過降低這一指標(biāo)的含量，用礦物質(zhì)超細(xì)粉摻合料對(duì)水泥進(jìn)行替換，能夠進(jìn)一步提升混凝土本身的抗硫酸優(yōu)勢(shì)，但是需要注意，應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇CA含量低的水泥作為替代品，嚴(yán)禁出現(xiàn)完全替代的現(xiàn)象。

5.抗堿集料反應(yīng)的混凝土配合比設(shè)計(jì)

抗堿集料反應(yīng)的混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從無堿活性集料及控制混凝土堿含量入手，規(guī)避堿集料反應(yīng)及影響，實(shí)際上混凝土配合比設(shè)計(jì)就是以多樣化的劣化外力為基準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，在充分考量耐久性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，促使混凝土強(qiáng)度及硬度指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)，而混凝土耐久性指標(biāo)之所以下降，是因?yàn)槭艿皆牧霞坝泻﹄s質(zhì)的直接影響，因此，混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)耐久性病害進(jìn)行全方位考量。在對(duì)其進(jìn)行研究的過程中，可以利用礦物質(zhì)超細(xì)粉對(duì)水泥進(jìn)行適量替換，促使其水灰比得到優(yōu)化，進(jìn)而提升混凝土的耐久性。

綜上所述，耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)的最優(yōu)化途徑就是以設(shè)計(jì)強(qiáng)度為基準(zhǔn)，對(duì)混凝土耐久性配合比設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面考量，通過將混凝土外部環(huán)境條件與劣化外力相協(xié)調(diào)，就能在分析基礎(chǔ)上明確混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)，而后根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)的使用期間及彈性劣化指標(biāo)，將減水劑適量融入，就能進(jìn)一步降低水灰比，促使混凝土強(qiáng)度相對(duì)提升。通過將礦物質(zhì)超細(xì)粉及水泥替代物適量摻入，還能增強(qiáng)混凝土本身的抵抗能力，促使其耐久性不斷提升。

三、耐久性混凝土試驗(yàn)檢測(cè)方法

1.鹽害

從本質(zhì)上來說，鹽害就是當(dāng)鋼筋混凝土的環(huán)境指標(biāo)中摻雜有大量的氯離子，再加之混凝土本身保護(hù)層難以達(dá)到較強(qiáng)的厚度標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)為氯離子在混凝土內(nèi)部的游離提供便利條件，鋼筋則會(huì)受其直接影響出現(xiàn)腐蝕問題，混凝土也會(huì)隨之遭到嚴(yán)重破壞。其中混凝土中的氯離子主要有：拌合水中含的氯離子，水泥中含的氯化物，化學(xué)外加劑中含的氯離子等。為防止混凝土由于氯離子含量高引起鋼筋銹蝕造成混凝土破壞，混凝土中氯離子含量應(yīng)小于0.3kg/m。我國混凝土滲透性試驗(yàn)方法有抗?jié)B標(biāo)號(hào)法、滲水系數(shù)法、滲水高度法三種，但對(duì)一些強(qiáng)度等級(jí)高，結(jié)構(gòu)較密實(shí)的混凝土，上述三種方法有其局限性，不適應(yīng)其檢測(cè)?，F(xiàn)介紹國際上常用的直接電量法（即AASHTO·T259和ASTMC1202-94所示方法），試驗(yàn)前試件在真空下飽水，再經(jīng)側(cè)面密封，安裝到試驗(yàn)箱上并密封進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)時(shí)每隔30min記錄一次電流，持續(xù)試驗(yàn)6h，計(jì)算6h中通過的總電量（單位：C）評(píng)定混凝土的滲透性。

2.凍害

一般情況下，混凝土凍害最初出現(xiàn)在混凝土表層，這是因?yàn)榛炷帘韺訙囟绕毡椴桓撸?dāng)這部分水分受到環(huán)境作用出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)直接導(dǎo)致膨脹問題發(fā)生，凍結(jié)部分將不斷向未凍結(jié)部分發(fā)展，進(jìn)而逐漸將凍害問題轉(zhuǎn)向混凝土內(nèi)部。一旦混凝土直接與水分接觸，再加之表面溫度較低，就會(huì)降低混凝土本身的抗凍優(yōu)勢(shì)，脫落及混凝土裂縫等問題也會(huì)頻繁發(fā)生?？焖賰鋈谠囼?yàn)按照J(rèn)TGE30--2005/I"0565法進(jìn)行試驗(yàn)，凍結(jié)最低溫度為一18～C，融解溫度+5℃；經(jīng)過一定凍融循環(huán)之后，測(cè)定質(zhì)量損失與動(dòng)彈性模量降低，按下式計(jì)算耐久性指數(shù)：DF=P×N/M（P為相對(duì)動(dòng)彈性系數(shù)；J7＼，為動(dòng)彈性模量降至60%的循環(huán)次數(shù)；M一般設(shè)定為300次）。一般認(rèn)為凍融循環(huán)一定次數(shù)直至質(zhì)量損失超過5%或相對(duì)動(dòng)彈模量降至60%以下，即為凍壞。此時(shí)次數(shù)為可接受的凍融循環(huán)次數(shù)。

3.中性化

當(dāng)空氣中的二氧化碳與混凝土的堿性物質(zhì)直接接觸就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并生成加碳酸鈣及水，促使混凝土本身堿度指標(biāo)下降，這是混凝土的中性化現(xiàn)象，如果不能做到及時(shí)處理及優(yōu)化，將直接降低混凝土耐久性，因此可以說中性化是影響混凝土耐久性的關(guān)鍵因素。以ph值的正常標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)，一旦低于10，混凝土中的鋼筋就會(huì)被腐蝕，銹跡會(huì)逐漸擴(kuò)大，并快速膨脹，這就會(huì)相對(duì)增加混凝土裂縫風(fēng)險(xiǎn)，基于此，混凝土與鋼筋的之間的粘接力也會(huì)遭到嚴(yán)重破壞，如果混凝土與之剝離，耐久性指標(biāo)將大幅度下降。在對(duì)混凝土中性化進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以將酚酞試液直接噴在混凝土表面上觀察其顏色，如果不是紅色，則代表其處于中性化狀態(tài)中。在工程項(xiàng)目中進(jìn)行檢測(cè)，則應(yīng)當(dāng)以碳化深度為基準(zhǔn)，用電鉆鉆到混凝土內(nèi)部，而后再用酚酞試液觀察紅色區(qū)域分色點(diǎn)深度，就能進(jìn)一步明確碳化深度。

4.硫酸鹽腐蝕

當(dāng)混凝土與所處環(huán)境中的硫酸鹽離子直接接觸時(shí)，腐蝕概率將相對(duì)增加，這就需要開展相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，一般情況下浸烘循環(huán)的試驗(yàn)方法的應(yīng)用頻率較高。其主要的檢測(cè)流程為：根據(jù)施工要求及實(shí)際情況，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)方法的合理性進(jìn)行判斷，并在精細(xì)混凝土試件中放入將5%Na2SO溶液中浸漬干濕循環(huán)，確保將施工階段的各個(gè)齡期都能涵蓋其中，對(duì)施工的各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)把控，只有這樣才能相對(duì)提升試驗(yàn)檢測(cè)的規(guī)范性，促使其耐久性與抗壓強(qiáng)度比重達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)語

綜上所述，在工程施工階段應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工要求及實(shí)際情況將混凝土耐久性配合比設(shè)計(jì)納入重點(diǎn)優(yōu)化范疇，通過積極落實(shí)可行性措施提高混凝土耐久性配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量，相對(duì)的還應(yīng)當(dāng)應(yīng)用科學(xué)有效的試驗(yàn)檢測(cè)方法，對(duì)施工項(xiàng)目中涵蓋的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化控制，促使混凝土耐久性能持續(xù)提升，延長工程使用期間，促使其社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益雙向提升。

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（作者單位：中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司）