朱浩亮
(深圳市利建混凝土有限公司橫崗分公司, 廣東 深圳 518114)
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?;炷聊途眯耘c很多因素有關(guān),在很大程度上取決于施工過程中的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證,以及結(jié)構(gòu)使用過程中的正確維修與檢測(cè)。
混凝土的耐久性是指混凝土所處環(huán)境和使用條件下經(jīng)久耐用的性能?;炷恋目?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化作用、抗堿骨料反應(yīng)、抗沖磨性等都是耐久性研究的主要內(nèi)容?;炷恋目?jié)B性是指其抵抗有壓水滲透作用的能力?;炷翝B水主要源于其內(nèi)部存在滲水通道。這些滲水通道除產(chǎn)生于振搗不密實(shí)外,主要是水泥漿多余水分蒸發(fā)及泌水而形成的孔隙和微裂縫。
混凝土的抗凍性是指混凝土在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融作用而不破壞,也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能?;炷恋蜏仄茐牡母驹蚴瞧鋬?nèi)部孔隙水的凍融循環(huán)。水結(jié)冰時(shí)的體積膨脹,對(duì)孔壁形成擠壓力,當(dāng)水壓大于混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí),毛細(xì)孔壁產(chǎn)生裂隙,混凝土構(gòu)件強(qiáng)度不斷降低直至完全破壞?;炷恋膲A骨料反應(yīng)是指在混凝土內(nèi)部水泥凝結(jié)體中的堿性氧化物含量較高時(shí),在有水的條件下,它會(huì)與骨料中的活性SiO2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成堿-硅酸鹽凝膠,吸水后會(huì)產(chǎn)生體積膨脹導(dǎo)致混凝土開裂破壞的現(xiàn)象。
雖然混凝土在遭受水壓力、冰凍、碳化等作用時(shí)的破壞過程各不相同,但對(duì)提高混凝土的耐久性措施卻有很多共同之處??蓮牟牧稀⒔Y(jié)構(gòu)和施工三個(gè)層次提高混凝土耐久性。
材料層次的研究是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最基礎(chǔ)的部分。混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),各國(guó)規(guī)范都制定了強(qiáng)度和耐久性方面的雙重標(biāo)準(zhǔn)。材料層次上可從以下三方面措施提高混凝土耐久性。
1) 嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,在混凝土配合比設(shè)計(jì)中,除了按強(qiáng)度要求確定混凝土的水灰比和水泥用量外,還應(yīng)受國(guó)家和各行業(yè)規(guī)范規(guī)定的滿足耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量的控制;2) 把好組成材料的質(zhì)量關(guān),根據(jù)工程所處環(huán)境及對(duì)混凝土耐久性要求的特點(diǎn),合理選擇水泥品種,嚴(yán)格控制砂、石材料的有害雜質(zhì)含量,選擇級(jí)配良好的骨料;3) 適當(dāng)摻用減水劑和引氣劑,適當(dāng)摻用減水劑和引氣劑,改善混凝土和易性和空隙結(jié)構(gòu),提高其密實(shí)度,是提高混凝土抗?jié)B性和抗凍性的有力措施。
混凝土結(jié)構(gòu)體系的耐久性包括兩部分:對(duì)未建混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)和對(duì)服役混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性評(píng)估。
1) 耐久性設(shè)計(jì),環(huán)境作用下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多個(gè)方面的因素,包括設(shè)計(jì)使用年限,結(jié)構(gòu)所處環(huán)境對(duì)鋼筋和混凝土的腐蝕作用,減輕或延遲材料劣化的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)耐久性的施工質(zhì)量控制以及使用年限內(nèi)的定期維修與檢測(cè)等。在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合安全性、實(shí)用性和可修復(fù)性三大功能對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);2) 耐久性評(píng)估,通常使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的評(píng)估方法有:外觀調(diào)查評(píng)估法、專家經(jīng)驗(yàn)評(píng)估法、基于設(shè)計(jì)規(guī)范的方法、現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)法、層次分析法、基于可靠度理論的方法。我國(guó)2010 年12 月實(shí)行的TB10005-2010《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》比較全面地對(duì)混凝土原材料、裂縫寬度限值、設(shè)計(jì)使用年限、構(gòu)造設(shè)計(jì)、保護(hù)層厚度、摻合料以及施工工藝等作了明確規(guī)定,對(duì)指導(dǎo)和規(guī)范我國(guó)混凝土橋梁耐久性評(píng)估產(chǎn)生了積極的意義。
施工因素,如澆筑條件、養(yǎng)護(hù)條件和模板工程等是影響耐久性的一個(gè)重要方面。好的施工條件對(duì)改善和提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命具有非?,F(xiàn)實(shí)的意義。
1) 混凝土的澆筑,混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件以整體澆筑,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。保護(hù)層厚度對(duì)混凝土的耐久性也有重要影響。若保護(hù)層厚度過小,會(huì)縮短鋼筋的脫鈍時(shí)間;如果保護(hù)層過厚,構(gòu)件表面則容易出現(xiàn)較大的收縮裂縫和溫度裂縫。在混凝土澆筑過程中,應(yīng)特別注意振搗的密實(shí)性問題,加強(qiáng)混凝土施工工人的專業(yè)性學(xué)習(xí),規(guī)范操作流程,防止過振和漏振情況,使混凝土密實(shí)性得到保證,從而保證構(gòu)件的耐久性;2) 加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù),對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,澆水養(yǎng)護(hù)不得少于7d,對(duì)于摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土,不得少于14d。即使在工期等方面原因的約束下,也應(yīng)保證混凝土結(jié)構(gòu)有足夠的養(yǎng)護(hù)時(shí)間,不能隨意改變?;炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù)極其重要,有條件的可使用噴灑養(yǎng)護(hù)劑的方法,特別豎向結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)問題應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注;
綜上所述,提高混凝土耐久性,主要是從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料組織、精心施工三個(gè)方面著手,共同努力,才能有效地提高混凝土的耐久性。同時(shí)針對(duì)當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的現(xiàn)狀,也來還可以通過添加阻銹劑、對(duì)鋼筋進(jìn)行涂層、對(duì)高性能混凝土涂裝涂層、電化學(xué)防護(hù)法等方法可進(jìn)一步提高高性能混凝土的耐久性。