淺談混凝土耐久性

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

[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﹑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?；炷羶鋈谧饔闷茐臋C(jī)理是混凝土在其凍融的過程中，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，由凝膠孔中過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，由冰與過冷水的飽和蒸汽壓差和過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，這兩種壓力會損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，當(dāng)經(jīng)過反復(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       （一）聲發(fā)射法。聲發(fā)射法是利用材料或結(jié)構(gòu)受力時發(fā)出瞬態(tài)振動現(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，并將傳感器與信號放大器、信號調(diào)節(jié)器和磁帶記錄儀等組成測量系統(tǒng)。當(dāng)混凝土構(gòu)件受力產(chǎn)生的應(yīng)變超過其彈性極限點(diǎn)時就會產(chǎn)生小振幅彈性波，波向構(gòu)件表面?zhèn)鞑?，會被放置在?gòu)件表面上的傳感器探測到，根據(jù)不同探測位置上的應(yīng)力波到達(dá)時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)力增加時才能應(yīng)用，在靜荷載下不能單獨(dú)測量混凝土的損傷或破壞。   （二）雷達(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，雷達(dá)掃描波形圖會發(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。   （三）紅外線熱譜法。紅外線熱譜法又稱紅外掃描，是通過測量和記錄混凝土結(jié)構(gòu)熱發(fā)射來分析判斷混凝土構(gòu)件缺陷的方法。當(dāng)混凝土中存在裂縫或不連續(xù)時，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       （一）預(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)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層能長期保護(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性的同時，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)，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。   （二）避免或減輕堿集料反應(yīng)?；炷翂A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，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)劑帶來高含量的堿，為預(yù)防堿集料反應(yīng)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)對外摻劑的使用提出要求。（三）加強(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降低混凝土表面滲透性。   （四）防止混凝土的凍融破壞?；炷恋慕M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，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，除了對水泥石有腐蝕作用外，對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，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，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)的耐久性是一個涉及環(huán)境、材料、設(shè)計(jì)、施工等多種因素的復(fù)雜問題，要解決好這個問題需要進(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)量來保證，同時應(yīng)注意對其在使用階段實(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策[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，(05).